Болятко Основы екологии и охраны окружаюсчей 2008

При такой ситуации характер сочетанного воздействия оценивается как проявление аддитивности, т.е. общий эффект оценивается как независимое суммирование эффектов отдельных загрязнителей.

Обнаружение порогового эффекта при сумме указанных отношений меньше единицы (4.1) свидетельствует об усилении действия одного загрязнителя другим (эффект синергизма). При значениях суммы больших единицы происходит ослабление действия одного загрязнителя другим (эффект антагонизма). Гигиенические нормативы установлены в России примерно для 700 веществ и 40 их комбинаций.

Основываясь в качестве базовых значений на значениях ПДК, оценивают санитарно-гигиеническое и экологическое состояние окружающей среды. Контроль над источниками вредного воздействия и регулирование его функционирования выполняют применением нормативов предельно допустимого выброса (ПДВ) для атмосферного воздуха или предельно допустимого сброса (ПДС) для водных сбросов вредных веществ.

ПДВ определяют по каждому источнику выбросов или сбросов, которых может быть несколько на одном предприятии. При этом должно соблюдаться правило, что выбросы вредных веществ от источника, а при наличии других источников – от их совокупности не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК.

4.3. Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

Почвенный покров представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в накоплении органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет также функции биологического поглотителя и разрушителя различных видов загрязнения.

Почва обеспечивает человечеству 95 97% продовольственных ресурсов. Площадь земельных ресурсов мира составляет почти 129 млн км2 или 86,5% площади суши, а пригодных для ведения

сельского хозяйства от 25 до 32 млн км2.

111

Почвенный покров является важнейшим природным биокосным образованием, обладающим рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва та среда, где взаимодействует большая часть компонентов биосферы: вода, воздух, живые организмы. Почву можно определить как продукт выветривания, реорганизации и формирования верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и обменных процессов. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов вглубь почвы. Плодородие почвы определяется содержанием гумуса, который представляет собой смесь различных органических веществ – остатков разложения отмирающих организмов.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования – рельеф, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы.

Аридизация суши – уменьшение влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем под действием примитивного земледелия и нерационального использования пастбищ, в результате чего почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв – разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота. Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. За последние десятилетия 50 млн га стали непригодны для любого вида сельскохозяйственных культур по причине засоления, из них не менее 50% площади орошаемых земель. Считается, что одной из причин падения богатейшей Римской империи было засоление и опустынивание

ранее богатых пахотных земель.

112

На Земле сейчас около 11,4 млрд га продуктивной площади суши и моря или по 1,9 гектара на каждого из 6 млрд людей. При этом каждый человек потребляет ресурсов, в среднем эквивалентных 2,3 га. Притом, что среднее потребление в странах Африки и Азии снижено до 1,4 га на человека, в Западной Европе составило 5 га, а в Северной Америке 9,6 га на человека.

Особое место занимают пахотные угодья, т.е. земли, обеспечивающие питание человека. Пахотные земли неуклонно сокращаются в результате нарушения и деградации почвенного покрова, отвода земель под застройку городов, поселков и промышленных предприятий.

Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью примерно 0,1 мм в год. Глубина почвенного покрова невелика: в среднем от 20 см в тундре до 100 см в черноземах. Естественное плодородие формируется очень длительное время, а его уничтожение может происходить всего за 5 10 лет. Поэтому почвы можно считать невозобновляемым ресурсом и должны рассматриваться как мировая ценность, которую необходимо охранять.

При бесконтрольном использовании орошаемых земель огромные площади превращаются в бесплодные пустыни. В связи с этим около 30% площади Земли находится под угрозой опустынивания. Ежегодные потери земель в связи с опустыниванием составляют около 50 тыс. км2 с ущербом в 40 млрд дол.

Интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, приводят к изменению содержания микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.

Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими токсичными веществами, оседающими или вымываемыми осадками из атмосферы. Повышенное содержание свинца в почве происходит за счет выхлопных газов автомобилей; пестициды, фунгициды и инсектициды представляют угрозу для птиц, животных и для людей.

Негативное влияние оказывает вырубка леса, поскольку

уничтожается лесной покров, предохраняющий почву от эрозии и

113

удерживающий почвенную влагу. Кроме того, леса эффективно усваивают элементы питания, освобожденные при разложении детрита.

Воздействие интенсивного земледелия на природную среду проявляется также в уничтожении природной растительности и местообитаний диких животных. Происходят изменения радиационного и водного баланса, гидрологического режима территорий, а также загрязнение поверхностных и грунтовых вод и океана усиленным стоком с сельскохозяйственных территорий.

Почвы настолько разнообразны, что не существует даже их единой классификации. Поэтому нормирование загрязнений почв является очень сложной задачей. Основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами является предельно допустимая концентрация химических веществ в почве.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) в пахотном слое почвы концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на контактирующие среды (воду, воздух), и на здоровье человека, а также на способность почвы к самоочищению.

Нормативные значения ПДК разработаны для веществ, которые могут попасть в атмосферный воздух или грунтовые воды, снижать урожайность или ухудшать качество сельскохозяйственной продукции.

Оценка уровня химического загрязнения почв населенных пунктов проводится по разработанным показателям, которыми являются коэффициент концентрации химического элемента Кс и суммарный показатель загрязнения Zc.

Коэффициент концентрации Кс определяется как отношение реального содержания элемента в почве С к фоновому значению Сф.

Поскольку часто почвы загрязнены сразу несколькими веществами, то для них рассчитывают суммарный показатель загрязнения Zc, отражающий суммарный эффект воздействия:

114

где Ксi – коэффициент концентрации i-го вещества в пробе из n учитываемых веществ.

Оценка опасности загрязнения почв группой веществ по показателю Zc проводится по оценочной шкале, градации которой разработаны на основе изучения состояния здоровья населения,

проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Оценочная шкала загрязнения почв

4.4. Проблема бытовых отходов

Проблема бытовых отходов стара как мир. В древние времена, когда население было немногочисленным, а человек вел натуральное хозяйство, природа была в состоянии справляться с отходами. В средние века в связи с ростом городов, развитием ремесел и торговли проблема отходов уже стала значимой, особенно для городских жителей. Средневековые города утопали в грязи и нечистотах, отсутствие канализации приводило к тому, что в жаркое

115

время года отбросы разлагались и, попадая в почву и водоемы, становились источниками тяжелых болезней и зачастую таких эпидемий, как чума, холера.

ВXIII XIV вв. в Англии, а затем во Франции появились первые законы, обязывающие содержать дом и улицу перед ним в чистоте. Появились профессии мусорщика и специальные повозки. Однако проблема бытовых отходов со временем приобретала все большую остроту, так как горожане не выполняли предписания, а

городские власти не контролировали этот процесс.

Уже к концу XIX в. в крупных городах вошло в практику применение фильтрации для очистки сточных вод, сжигание

отходов, контролируемое размещение отходов на свалках и закапывание отходов. В середине XX в. проблема отходов признана одной из наиболее серьезных, требующих применения сложных технологий.

Внастоящее время в развитых странах производится от 1 до 3 кг бытовых отходов на душу населения в день. По данным Американского агентства по защите окружающей среды общий

годовой объем твердых бытовых отходов (ТБО) в США за период 1960-2005 гг. вырос почти в 3 раза и составил около 250 млн т. На

сегодняшний день большую часть ТБО составляет тара и упаковка. В России ежегодно накапливается примерно 130 млн т ТБО,

из них промышленной переработке подвергается только 3,5% отходов, остальные размещаются на свалках. На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд т только ТБО.

На полигоны под размещение отходов в России ежегодно отчуждается примерно 10 тыс. га земель. Дефицит свободных земель приводит к тому, что свалки удаляются от города на 50 100 км, что приводит к удорожанию перевозки отходов.

Свалки являются источником загрязнения окружающей среды: атмосферы, почвы, поверхностных и подземных вод, однако часто они просто засыпаются слоем земли и используются затем для строительства и других нужд.

Хранение и переработка отходов приводит к загрязнению природных сред самыми разнообразными соединениями (табл. 4.2), находящимися в различных агрегатных состояниях.

ТБО современного города содержат более 100 различных

токсичных и канцерогенных соединений, среди них красители,

116

растворители, пестициды, соединения ртути, свинца, кадмия, мышьяка, лекарственные препараты и др.

Таблица 4.2

Отходы как один из источников загрязнения природной среды

Проблема отходов является более сложной, чем просто нехватка площадей для новых свалок. Закапывая отходы в землю или сбрасывая их в море, мы перекладываем наши проблемы на плечи будущим поколениям.

117

Примерное время жизни различных отходов в окружающей среде может варьировать от нескольких месяцев до тысяч лет в зависимости от состава отходов, типа почв, климата и др.

Традиционные методы управления отходами ориентировались на уменьшение опасного влияния на окружающую среду путем изоляции свалок от воздействия на грунтовые воды, очистку выбросов мусоросжигательных заводов. Иной взгляд на проблему ориентирован на то, что гораздо проще контролировать то, что попадает на свалку, а не со свалки в окружающую среду. Что касается жидких стоков, их прямой сброс в природные водоемы запрещен без очистки до предельно допустимых уровней, при этом вредные вещества из водной среды фактически переходят в категорию твердых отходов.

Управление или обращение с отходами включает организацию сбора отходов, их утилизацию (включая переработку, извлечение энергии, захоронение остатков), а также меры по уменьшению количества отходов и их вторичному использованию.

При правильно разработанной и осуществляемой системе утилизации отходов уменьшается ущерб, наносимый окружающей среде, сохраняются ресурсы, и производится энергия. Промышленные отходы, как правило, менее разнообразны по составу, более четко классифицируются и контролируются. Очевидно, что полностью свести отходы к нулю невозможно, но значительно уменьшить их количество и объем человечеству по силам.

Для осуществления качественного управления отходами необходимо выполнить ряд условий в порядке приоритета.

1.Использовать все возможности для предотвращения образования отходов.

2.Вторично использовать все полезные фракции отходов.

3.Сжигать с соблюдением мер экологической безопасности все горючие неутилизируемые фракции отходов.

4.Проводить экологически безопасное захоронение остатков, шлаков и других неутилизируемых продуктов их переработки.

5.Развивать рынок вторичных ресурсов.

6.Осуществлять жесткий контроль за нелегальным захоронением отходов.

118

7. Осуществлять принцип «загрязнитель платит». На утилизации отходов можно зарабатывать, а также извлекать из них вторичное сырье, перерабатывая и продавая его. Некоторые крупные свалки в США имеют обороты в сотни тысяч долларов в день.

Для твердых бытовых отходов экономически наиболее привлекательным могла бы быть сортировка смешанного мусора, в том числе на автоматизированных сортировочных комплексах, с последующим возвращением значительной части составляющих в производство. Этот чрезвычайно трудоемкий процесс позволяет отсортировать только около 30% мусора.

Однако при исходном разделении мусора в местах его образования можно отобрать до 80% полезного продукта. Но уровень отбора (сортировки) в значительной степени зависит от общей культуры и дисциплинированности населения. В разных странах доля повторного использования отходов колеблется от 20 (Япония) до 32% (США).

Можно предположить, что в ближайшее время роль мусорных свалок не уменьшится. В этой связи такой технологический подход к обезвреживанию отходов как санитарная земляная засыпка, позволяющая получение биогаза, будет весьма актуальным, хотя для этого требуется несколько лет после создания свалки и достаточно большой объем мусора.

Сжигание не может рассматриваться, как и экологически безопасный, экономически оправданный или ресурсосберегающий процесс, поскольку многие органические вещества, которые могли бы быть использованы, сжигаются с дополнительными затратами энергии. К тому же существующие мусоросжигательные установки образуют вторичные чрезвычайно токсичные отходы, выделяемые в окружающую среду с дымовыми газами. К подобным веществам относятся диоксины крайне устойчивые хлорорганические соединения, входящие в группу из 12 наиболее опасных веществ.

В шлаках и золе после сжигания содержание тяжелых металлов, как правило, на 2 3 порядка выше, чем в сжигаемых отходах, поэтому использовать его для утилизации или захоронения без дополнительной переработки нельзя.

Наиболее полная деструкция продуктов, содержащихся в мусоре, осуществляется в процессе высокотемпературного пиролиза

119

или газификации при температуре 1650 1930 ºС. В последнее время начала развиваться технология переработки отходов на основе низкотемпературной плазмы (2000 9000 ºС). Недостатками методов является их высокая стоимость.

Таким образом, проблема загрязнения городов отходами своей жизнедеятельности и ее решение оказалась чрезвычайно сложной научно-технической и социально-экономической задачей.

4.5. Загрязнение водной среды

Согласно определению Всемирной организации здравоохранения, воду следует считать загрязненной, если в результате изменения ее состава или состояния она становится менее пригодной для любых видов водопользования, в то время как в природном состоянии она соответствовала предъявляемым требованиям. Это определение включает физические, химические и биологические свойства воды, а также наличие в ней посторонних жидких, газообразных, твердых и растворенных примесей.

Россия обладает одним из самых высоких водных ресурсов в мире: на каждого жителя приходится свыше 30 тыс. м3/год пресной воды. Снабжение питьевой водой становится для России одной из наиболее острых экологических проблем. Около 70% поверхностных водоемов в России либо загрязнены, либо непригодны для использования в качестве источников питьевой воды, в результате чего почти половина населения потребляет загрязненную воду. Даже такая жемчужина природы как озеро Байкал, входящее в список ЮНЕСКО охраняемых природных объектов, подверглась загрязнению. Только за последние 20 лет было загрязнено более 100 км3 байкальской воды.

Основными источниками загрязнения поверхностных водных бассейнов является регулярный сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными предприятиями, коммунальным и сельским хозяйством, а также с поверхностным дренажным стоком с сельскохозяйственных угодий. Последний источник является наиболее значимым в связи с ростом применения удобрений, пестицидов, строительством ирригационных сооружений, в то время

120