Тема 3.
Техногенное загрязнение окружающей среды.
Загрязнение – есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества) (по Ф. Рамаду, 1981 г.).
Вещества, ухудшающие качество окружающей среды, являются загрязнителями. Эти вещества могут быть как природного происхождения (например, вулканические выбросы), так и антропогенного характера. К последним относятся практически все виды деятельности человека – от бытовой до производственной. Все современные промышленные предприятия имеют побочные продукты и отходы производства, которые и являются материальными загрязнителями среды, если они выделяются в воздух, воду или почву. Именно они и являются основными источниками загрязнения среды различными вредными соединениями. Преобразованное в результате технологических процессов природное сырье приобретает новые свойства и становится необходимым человеку продуктом. Побочные продукты и отходы также имеют свойства, а часто и строение, отличающееся от природных соединений, и в большинстве случаев в природе не встречающееся, т.е. чуждое природе, поэтому вещества, загрязняющие среду, называют ксенобиотиками (от греч. хenos – чужой).
Негативное влияние технического прогресса и развития цивилизации мы уточним на представленной схеме 1:
Как видно из схемы проблемы окружающей среды порождены целым рядом причин. Они взаимосвязаны и, свою очередь, являются следствием всего исторического развития человеческого общества. Достижения науки и технический прогресс направлены на повышение комфортности жизни людей, улучшению качества жизни, на развитие человеческого общества, Это привело к созданию новых средств производства, предметов потребления, источников информации. Но концентрация производства, в аграрной сфере в том числе, или одним словом индустриализация, быстрый рост потребления (даже сверх меры), ускоренная урбанизация и рост народонаселения привели к появлению или лучше проявлению многих нежелательным последствиям, проявившимся в отрицательных воздействиях на окружающую среду. Их много Вы их знаете, эти факторы вызывают изменения во всех составляющих биосферы: в атмосфере парниковые газы и повышение кислотности среды, распространение вредных и токсичных веществ в окружающей среде; в гидросфере – загрязнение поверхностных и подземных вод, морей и океанов, нехватку воды и распространение засухи или наоборот наводнения. В почве – эрозию, снижение урожайности, сокращение площадей пашни В общем в глобальном масштабе – рост потребления энергии; радиоактивное загрязнение окружающей среды, уничтожение целых экосистем, в биоценозах – вымирание видов, нарушение экологического равновесия и конечным итогом является состояние здоровья и выживание человечества. На мой взгляд эта схема должна быть представлена в виде некоего цикла, возможно не вполне замкнутого, потому что в этих схемах имеет место взаимное влияние человека и всех последствии на человека. В результате человечество вынуждено искать пути к устойчивому развитию общества в гармонии с природой.
Второй вопрос темы – критерии оценки окружающей среды. На схеме 2 представлены человек и окружающая его среда и влияние среды на человека.
Элементы окружающей человека среды в соответствии с его биологической и социальной сущностями можно подразделить на природные (основные источники жизни – пища, вода, воздух и т.д.), искусственные, т.е. созданные человеком (дома, предметы быта и орудия труда, произведения искусства и т.д.) и социальные (люди и их группы, общество). В среде проживания обычно проживают социальные элементы (члены семьи, сограждане) и искусственные, которые во многом влияют и на качество природных элементов среды (воды, воздуха). Эту среду человек стремится существенным образом изменять, создавая благоприятные условия или при других стремлениях создавать асоциальные условия (алкоголизм, наркомания). Для нашей дисциплины важно охарактеризовать рабочую среду, в которой, в зависимости от профессии индивида отдельные элементы могут быть представлены весьма различно. Например, на промышленных предприятиях преобладает влияние искусственных элементов (технологическое оборудование, здания, сооружения), в сельском хозяйстве напротив преобладают природные с элементами искусственных. В рекреационной среде часто преобладают природные элементы, однако в современных условиях важное место отводится искусственным сооружениям (бассейны, закрытые спортивные сооружения, культурные учереждения и т.д.). Первые конечно предпочтительные, но должна быть культура отдыха для сохранения экологического равновесия в природной среде. Деление среды на виды и элементы функционально и условно, т.к. среда действует на человека во всей своей целостности. На семе представлены состав окружающей человека среды и ее влияние на организм человека и личность. Цветом обозначено: зеленый природа (наибольшее ее влияние – рекреационной среде); синий – искусственная среда (наибольшее влияние – в рабочей среде и среде проживания); красный – другие люди, общество (наибольшее влияние – в рабочей среде и среде проживания). В качестве критериев изменения материального состава окружающей среды используются определенные параметры:
объем производства загрязняющих веществ;
области применения вредных для окружающей среды продуктов; распространение их в окружающей среде;
устойчивость продуктов производства и способность их к разложению; превращения вредных веществ;
их эксико-токсикологические свойства.
Учет и знание объема производства загрязняющих веществ, а также области применения вредных для окружающей среды продуктов (первый и второй критерии) позволяют оценить возможные изменения качества окружающей среды. При этом, важное значение имеет характер применения загрязняющих веществ. Он может быть закрытым, т.е. контролируемым – когда имеются возможности повторного использования или уничтожения данного химического продукта. Открытый характер применения свидетельствует о возможности его свободного распространения в окружающей среде. Термин «распространение в окружающей среде» применяется в основном в естественных природных процессах и определяется физико-химическими свойствами продуктов; физическими процессами, связанными с их переносом; биологическими процессами, принимающими участие в глобальных процессах круговорота веществ; циклическими процессами в отдельных экосистемах. При неконтролируемом характере распространения наблюдается выход вредных веществ за пределы региона применения. Важными стадиями подвижности и распространения продуктов производства в окружающей среде является их перенос различными природными средами (вода, почва, воздух), накопление их в организмах и растениях, перенос их различными формами жизни. Современные сложные математические модели, учитывающие молекулярную массу химических веществ, давление образующегося пара и растворимость в воде позволяют с приемлемой точностью заблаговременно рассчитать концентрацию вредных веществ в контролируемом регионе.
Тенденцию вещества выйти из той фазы, в которой оно находится, называют фугитивностью (летучестью), измеряемой в единицах давления (Па). Процесс фугитивности (улетучивания) осуществляется в результате диффузии.
Диффузия – физический процесс, в ходе которого молекулы, атомы или ионы в результате теплового движения перемещаются из области большей концентрации в область низкой концентрации (пример, выделение аминокислот в градиенте плотности). В пористом объеме почвы диффузия идет медленнее, чем в воздушной и водной средах, и поэтому происходит накопление вредных веществ в почве, адсорбция почвенными комочками загрязнителей
Конвекция – принудительное перемещение растворенных веществ потоком воды, рассчитывается как произведение объемного потока воды (скорости фильтрации) и концентрации растворенных веществ. Конвекция в атмосфере – это перемещение воздушных масс в зависимости от их температуры.
Дисперсия – перераспределение (перемешивание) растворенных веществ в движущейся по порам почвы воде, вызываемое неоднородностью скоростей потоков, в каждом отдельно взятом объеме воды в поре.
Адсорбция – связывание молекул или атомов жидкой или газообразной фазы на поверхности твердых тел.
Разложение – абиотические и биотические реакции.
Пример дисперсии представлен на схеме
4. Схема демонстрирует влияние скорости
течения воды на деградационные изменения
почвы или эрозию почв. причиной Скорость
течения воды в русле потока составляет
примерно 2–4 м/с. При стоке по земляному
откосу такого же склона она составит
уже 0,1–0,15 м/с, а при стоке внутри почвы
– только 0,01–0,001 м/с. Такой подпочвенный
сток происходит в лесу или на озелененном
(кустарником, дерном) склоне. Таким
образом причиной эрозии почв являются
дисперсия и наличие зеленых насаждений
и образования дерна на их поверхности.
Таким образом, распространение загрязнений
в окружающей среде определяется
физическими, химическими и биологическими
свойствами как самой среды, так и
свойствами загрязнений.
Устойчивость продуктов производства и способность их к разложению; превращения вредных веществ; их эксико-токсикологические свойства оцениваются санитарно-гигиеническими показателями. Преобразование загрязняющих веществ в природной среде происходит в результате биоаккумуляции – накопление в организме вредных веществ; биодеградации – расщепления при участии биологических агентов; биотрансформации- преобразование веществ в организме химического преобразования – химические реакции в воздушной, водной и почвенной среде с образованием новых веществ. В результате этих реакций образуются ксенобиотики – чужеродные для природы соединения. Можно смело утверждать, что биосфера – мощнейший биохимкомбинат. Пример биоаккумуляции – землеройка, живущая у дороги с интенсивностью 10 тыс автомобилей в сутки содержит свинца в 2,5 раза выше, чем землеройка, поселившаяся у дороги с интенсивностью движения 1 тыс. автомашин. В процессе эволюции организм выработал свой набор защитных средств против чужеродных организму веществ, свои методы их обезвреживания. В рабочей среде применяются искусственные способы и технологические схемы для обезвреживания, очистки, обеззараживания производственных выбросов. Вредные вещества практически редко присутствуют в биосфере в единственном числе, поэтому вводится понятие суммирующего эффекта. Организм на суммированное воздействие загрязняющих веществ отвечает различными реакциями.
Выделяют усиление эффекта (синергизм) – превышение реакции в смеси, вызванной действием каждого из веществ в отдельности.
Ослабление эффекта (антагонизм) – меньше эффекта любого вещества в смеси.
Независимое действие – соответствует действию каждого вещества в смеси. Рассмотрим также схему 5 влияния на организм человека шумового загрязнения.
В
заключении дадим формулировку термина
качество окружающей среды это такое
состояние ее систем рекреационной,
рабочей, среды проживания, при которой
постоянно обеспечиваются обменные
процессы энергии и веществ между природой
и человеком на уровне, обеспечивающем
воспроизводство жизни на Земле. Следующий
вопрос загрязнения и их классификация.
Из вышесказанного мы можем сделать
заключение о том, что наиболее
распространенным отрицательным
воздейтвием на окружающую среду является
её загрязнение. Дадим определение
термину загрязнение. Наиболее полное
определение этого термина дано
ученым-экологом Ф. Рамадом в 1981 г.
Загрязнение – есть неблагоприятное
изменение окружающей среды, которое
целиком или частично является результатом
человеческой деятельности, прямо или
косвенно меняет распределение приходящей
энергии, уровни радиации, физико-химические
свойства окружающей среды и условия
существования живых существ. Эти
изменения могут влиять на человека
прямо или через сельскохозяйственную
продукцию, через воду или другие
биологические продукты (вещества).
Загрязнения классифицируются по
характеру воздействия на среду обитания
(по Г.В. Стадницкому и А.И. Романову,
1988 г.):
1) ингредиентные (химические), представляющие собой совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания);
2) параметрические (физические), связанные с изменением качественных параметров среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное);
3) биологические (биоценотические), заключающиеся в воздействии на состав и структуру популяции и отдельных ее представителей – биологических агентов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и др.);
4) стациально-деструкционные (ландшафтные), связанные с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений). Некоторые авторы (Е.И. Тупикин, 2001) добавляют механические загрязнения – пыль, фосфаты, свинец, ртуть, занимающие пространство, верхние слои литосферы при поверхностной добыче сырья (щебень, песок).
В 60-е годы ХХ века садили лесополосы, кто бывал на юге видел их вдоль дорог, в основном садили дикие абрикосы – жерделу для охраны почв степей от ветровой эрозии. Особенно возросли темпы роста ингридиентных и параметрических загрязнений не только в качественном, но и в количественном отношении. Схема поступления загрязняющих веществ в организм человека и участвующие в этом процессе элементы окружающей человека среды:
Антропогенное воздействие на атмосферу
может быть прямое и косвенное, т.е.
воздействие деятельности человека на
окружающую среду, отражающееся на ее
ресурсах и вызывающее изменения биосферы.
Рассмотрим типы антропогенного
воздействия. Атмосфера загрязняется
прежде всего в результате сжигания
ископаемого топлива – углей, нефти,
природного газа, а также сжигания
древесины. Загрязнения поступают в
атмосферу в виде твердых частиц (пепел,
сажа) и в газообразном виде (SО2;
NОх, СО – окись углерода, и в меньшем
количестве – другие вещества). Крупный
загрязнитель атмосферы – химическое
производство (кроме SО2; NОх
в зависимости от характера производства
в атмосферу попадают частички металла,
органических веществ и т.д.). Но самый
большой «вклад» в загрязнение атмосферы
городов вносит автомобильный транспорт.
Прежде всего это касается выхлопных
газов двигателей, которые не только
содержат СО, альдегиды и другие
углеводороды, но и способствуют (особенно
в солнечную жаркую погоду) образованию
т.н. химического смога с повышенным
содержанием озона. Атмосферные загрязнения
действуют на организм человека, прежде
всего через дыхательную систему. На
схеме представлены виды пыли, и пути ее
проникновения в организм человека.
Конечно,
твердые частички вредных веществ отчасти
задерживаются эпителием слизистой
оболочки дыхательных путей(в носоглотке
в бронхах), и чем больше по размеру
вдыхаемые частицы, тем скорее они
задерживаются в верхних отделах
дыхательных путей, а частицы, осевшие
в носоглотке и гортани, могут устраняться
откашливанием. Частицы же меньше 5 мкм
попадают в легкие, и чем частицы меньше
– тем глубже. Твердые загрязнения,
находящиеся в воздухе (пыль), попадая в
организм, вызывают ряд серьезных
осложнений и наносят вред здоровью
человека. Их влияние различно в зависимости
от величины пылевых частиц, их характера
и химического состава. Самой опасной
является токсичная (ядовитая) пыль.
Она образуется, к примеру, при обработке
меди, цинка и других металлов. Действуя
как яд, она образует у вдыхавшего,
временное или хроническое отравление.
Поэтому очень важно при работе на таких
производствах соблюдать правила
безопасности и гигиенические предписания.
Изменения в организме вызывает и инертная
в химическом отношении (инертные частицы)
пыль. Легкие людей, живущих длительное
время в запыленной среде, покрываются
серым налетом, утрачивают эластичность,
дыхание становится затрудненным.
«Запыленность» легких часто наблюдается
у шахтеров, особенно при несоблюдении
ими гигиенических предписаний. Пыль,
частицы которой имеют острую форму,
особенно кремневая (кварцевая) пыль,
разрушают легочную ткань, вызывает
силикоз. Этим заболеванием страдают
люди, работающие в шахтах, каменоломнях,
а также лаборанты, стоматологи, стеклодувы.
Особой пылью является пыльца и
другие химически активные компоненты
живой природы (различные микроорганизмы),
а также некоторые химические вещества
(например. моющие средства). Они вызывают
аллергию. Наиболее частым проявлением
этой болезни является насморк, приступы
кашля (астматического характера),
различные кожные высыпания. Раздражение
дыхательных путей пылью вызывает
воспаление бронхов, которое обостряется
курением. Газообразные вредные
вещества, проникая в дыхательную систему,
также вызывают болезненные реакции
организма. Очень высокое (400 – 500 мг/м3)
содержание SО2 в воздухе, например,
при аварийных ситуациях, может привести
к резкому сужению дыхательных путей, и
человек задохнется. Уже при содержании
1,5 мг/м3 SО2 появляется ощущение
легкого удушья, а более высокое его
содержание раздражает слизистую оболочку
и вызывает воспаление дыхательных
путей. Оксид серы попадает в кровь
Биологические загрязнения делятся на две группы:
биотическое загрязнение, связанное с биологическими факторами (распространение сорной растительности, налет саранчи и т.д.);
микробиологическое, связанное с распространением болезнетворных микроорганизмов и вирусов (эпидемии гриппа, СПИД), а также выбросов в окружающую среду микроорганизмов-продуцентов в результате работы биотехнологических предприятий (клеток дрожжей рода Саndida при производстве кормовых дрожжей, спор плесневых грибов при производстве ферментов, антибиотиков, различных бактерий при генноинженерных манипуляциях и действиях вооруженных сил).
По агрегатному состоянию загрязнители делят на газообразные (сернистый ангидрид, углекислый и угарный газы, нитрозные газы, сероводород и т.д.), жидкие (сточные воды промышленных предприятий и бытовые стоки, содержащие в растворенном состоянии практически все элементы таблицы Д.И. Менделеева, в различных, иногда очень опасных, соединениях, а также различные микроорганизмы) и твердые (отходы пустой породы после производства фосфорных удобрений, калийной соли, каменного угля и т.д.).
По масштабам и распространению загрязнения делятся на локальные (местные – города и промышленные районы), региональные и глобальные, или трансграничные (за счет переноса воздушными массами).
Важнейшим параметром, определяющим масштабы распространения загрязнителя в атмосфере, является время его жизни в ней. Выбросы с большим временем жизни в атмосфере (годы, месяцы) способны распространяться в окружающей среде в глобальном масштабе независимо от места их выброса – это углекислый газ, фреоны, радионуклиды с периодом полураспада от месяца и больше. Таким образом, наличие таких выбросов от промышленного предприятия приводит к загрязнению атмосферы в глобальном масштабе и является проблемой многих стран.
Выбросы оксидов серы, азота, пестицидов, тяжелых металлов с ограниченным (обычно несколько суток) временем жизни в атмосфере приводят к загрязнению в региональном масштабе. За пределами региона концентрация загрязнений быстро падает, однако в следовых количествах может наблюдаться повсеместно.
Загрязнения в локальном масштабе возникают в результате выбросов вредных веществ с малым временем жизни (грубодисперсные аэрозоли, сероводород и другие вещества, а также оксиды серы и азота, если они выбрасываются из низких источников).
В зависимости от периодичности различают постоянные (непрерывные) и периодические (залповые), в том числе аварийные, выбросы. Наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят автотранспорт, энергетика, химическая и строительная промышленности. Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и число их растет вслед за развитием новых технологических процессов. Однако, есть приоритетные (если можно употребить такое выражение в данном случае) загрязняющие вещества как в локальном, так и в глобальном масштабе:
зола, пыли, аэрозоли;
диоксид серы (особенность его распространения и вредного воздействия заключается в вымывании его из атмосферы и попадании образующейся серной кислоты и сульфатов на растительность, почву, водоемы в виде кислотных дождей);
сероводород;
тяжелые металлы: в первую очередь хлориды свинца, кадмия, ртути (с учетом цепочек ее миграции и превращения в высокотоксичную метилртуть), оксид цинка;
некоторые канцерогенные вещества, в частности бенз(а)пирен;
нефть и нефтепродукты (особенно в морях и океанах);
хлорорганические пестициды (применяемые в агроценозах);
силикаты (строительные материалы);
оксид углерода и оксид азота (в городах, в результате транспортных выбросов);
радионуклиды и другие радиоактивные вещества (в результате бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, испытательных взрывов атомных бомб и катастрофы на ЧАЭС);
диоксины (опасные загрязняющие вещества из класса хлоруглеводородов, возникающие в результате применения различных хлорсодержащих соединений).
В общем объеме выбросов вредных веществ главными загрязнителями – поллютантами в атмосферном воздухе являются твердые частицы (98% выбросов), диоксид серы и оксид углерода.
Считается, что химическое загрязнение окружающей среды, вызванное деятельностью человека, началось с первого зажженного им костра. С прошлого века, в связи с развитием химической промышленности, это воздействие значительно усилилось. В данный период человек не может жить без большого количества синтетических соединений, которые прочно вошли в быт и производственную сферу, следовательно, не может прекратить загрязнять окружающую среду. Существующее положение усугубляется тем, что химические вещества, широко используемые человеком, в большинстве своем не имеют должной токсикологической оценки. Из 1338 веществ, производимых в больших количествах, только 147 имеют некоторые оценки. Отсутствие таких оценок связано со сложностью проведения и высокой стоимостью подобных исследований. Для оценки степени опасности одного вещества требуется 5–6 лет исследований и 575 тыс.–1,5 млн. долларов, ни одно государство не может себе позволить таких громадных затрат. Поэтому человечество еще долго будет существовать с плохо изученными соединениями, которые в любой момент могут вызвать самые непредвиденные последствия.
В процессе производства на разных его стадиях образуются отходы. Даже полезные продукты после их использования неизбежно превращаются в отходы, попадая в окружающую среду, они рано или поздно включаются в круговорот. При этом следует учитывать тот факт, что многие виды веществ в составе отходов не существовали ранее в природе и в окружающей среде не выработано механизмов их круговорота и утилизации. Поступление других веществ в природные экосистемы по массе превышает естественный круговорот химических элементов (например, накопление свинца в почве в результате выбросов автомобилей).
С развитием научно-технического прогресса человеком разработано множество технологий, но ни одна не может быть реализована без потребления энергии. Особенно активный рост энергозатрат начался с 50-х годов 20 столетия. За 5 лет с 1980–1985 г. потребление энергии в мировой экономике возросло в 60 раз. В настоящее время человечество использует для своих нужд примерно в 23 раза больше энергии, чем необходимо для его существования. Потребление энергии в разных странах неодинаково: в развитых больше, например, в США – 10,5 квт в расчете на одного жителя; в 27 наиболее богатых странах – 6,2 квт; в развивающихся странах этот показатель находится на уровне эпохи до изобретения электричества. Так как в энергетическом балансе доля электроэнергии велика, очень важно оценить ее воздействие на окружающую среду. Электроэнергия легко превращается в другие виды энергии, и за счет нее человек создает себе комфортные условия жизни: свет, тепло, работу холодильников, звуковое и телевизионное изображение и другие блага цивилизации. В настоящее время электроэнергия производится, главным образом, на ТЭЦ за счет сжигания ископаемого топлива, в развивающихся странах для этих целей используется уголь, в развитых странах – нефть и газ. В результате работы предприятий энергетики мы имеем кислотные дожди, загрязнение поверхностных вод нефтью, аэрозоли в атмосфере, выбросы из шахт, тепловое загрязнение вод и снижение рыбных запасов в них, затопление территорий, радиоактивные отходы. Особое внимание следует обратить на такое явление как смог.
Смог – (сочетание английских слов smoke – дым и fog – туман) токсичный туман, возникающий при неблагоприятных метеорологических условиях и высоких концентрациях вредных веществ в приземном слое воздуха; сочетание пылевых частиц и тумана, приводящее к значительному снижению видимости.
Смог ледяной – обусловленный сочетанием газообразных частиц – загрязнителей и кристаллов льда (возникает в северных районах и при низких температурах в индустриальных городах).
Смог – (Лондонского типа), возникающий утром из смеси триоксида серы, пылевых частиц и капель водяного тумана. Его называют восстановительным и отмечают влияние на здоровье людей, вызывающее астматические приступы: в 1952 и 1962 г.г. в Лондоне в результате возникновения смога такого типа погибло 4 тыс. человек.
Смог фотохимический – (сухой Лос-Анджелесского типа), возникающий при «задымлении», т.е. наличии в атмосферном воздухе гозообразных загрязнений в виде угарного газа, озона, азотной кислоты и некоторых органических веществ, разлагающихся под воздействием ультрафиолетовых лучей солнечного света. Этот вид смога возникает в дневное время в результате загрязнения воздуха транспортными и промышленными выбросами.
Интенсивный смог вызывает приступы удушья, бронхиальной астмы, аллергические явления, нарушения зрительных восприятий, повреждения зданий, сооружений, памятников архитектуры, природных сообществ.
Запыление связано с поступлением в атмосферу мелкодисперсных частиц жидких и твердых веществ, образующих аэрозоли, например, образование мельчайших частиц туманообразной серной кислоты из сернистого газа, воды и кислорода; попадания в атмосферу пылевидных частиц производства цемента, муки, кормовых дрожжей.
Загрязнение гидросферы наступает в результате поступления в поверхностные источники химических, биологических и радиоактивных загрязнителей и через длинные пищевые цепи типа «вода–почва–растения–животные–человек». Химические загрязнители воды:
нефть, попадающая в моря и океаны при ее транспортировке; работе морских судов; станций промывки нефтеналивных судов, необорудованных очистными сооружениями; аварий на нефтеперерабатывающих заводах;
сточные воды химических предприятий, содержащие тяжелые металлы и различные химические соединения;
пестициды, нитраты, удобрения, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека;
кислые сточные воды предприятий целлюлозно-бумажной промышленности;
теплые воды ТЭЦ и т.д.
Особое место занимает биологическое загрязнение воды, возникающее в результате попадания неочищенных коммунальных стоков, отходов животноводства, ливневых и паводковых вод, сплаве леса. При этом в результате гнилостных процессов в воде развиваются патогенные микроорганизмы, которые являются причиной различных инфекций и эпидемий.
В воде морей и океанов находятся затопленные со времен второй мировой войны боевые отравляющие вещества, ядерные боеголовки, потерпевших аварии подводных лодок и ядерных подводных взрывов.
Загрязнение литосферы связано с антропогенной деятельностью по повышению урожайности почв и, в основном, с применением избыточного количества удобрений и пестицидов. При этом происходит засоление почв, изменение реакции среды в почвенных растворах и загрязнение почв ядохимикатами. Почвы усиленно загрязняются свинцом в связи с увеличением выбросов автомобильного транспорта; отходами нефтепродуктов, использующихся для работы сельскохозяйственных машин и механизмов; попаданием промышленных сточных вод в результате бесконтрольного сброса и хранения твердых бытовых и промышленных отходов.
В результате работы промышленных предприятий возрастает и шумовое воздействие на окружающую среду и в том числе на человека.
Слух и зрение человека являются основными приемниками информации об окружающем мире. Понятие «звук» ассоциируется со слуховыми ощущениями человека, обладающего нормальным слухом, и воспринимается в определенной области частот 16 Гц…20 кГц и при звуковом давлении, превышающем порог слышимости человека. Частоты колебаний среды, лежащие выше или ниже диапазона слышимости называются соответственно ультразвуковыми и инфразвуковыми, не имеют отношения к шумовым загрязнениям и воспринимаются как физическое воздействие среды. Количество энергии, переносимой звуковой волной за 1 с через пространство с площадью сечения 1 м перпендикулярное направлению движения называется интенсивностью звука.
Разность между давлением р, существующим в среде и атмосферным давлением р называется звуковым давлением.
Для оценки потери слуха, вызванной воздействием шума, Международная организация стандартов ИСО 1999 утвердила стандарт «Оценка профессионального шумового воздействия в целях охраны слуха». В этом документе приводится относительное ожидаемое число рабочих с поражениями слуха, препятствующими нормальному разговору, в виде функции от значения экспозиции шума, для оценки которой использованы уровень звука и длительность воздействия. Потеря слуха, вызванная действием шума, означает возрастание порога слухового восприятия в среднем на 25 дБ и более на 3-х главных частотах речевого диапазона: 500, 1000 и 2000 Гц. По природе шумы машин делятся на механические, аэродинамические, гидродинамические, электромеханические. Источники механического шума: зубчатые передачи, механизмы ударного типа, цепные передачи, подшипники качения. Эти шумы возникают при работе металлорежущих станков, кузнечно-прессового оборудования, за счет периодических выбросов газа в атмосферу, в результате работы винтовых насосов и компрессоров, пневматических двигателей, двигателей внутреннего сгорания. Шумы вентиляторов, турбовоздуходувок, воздуховодов, кавитационный шум, возникающий в жидкостях из-за потери жидкостью прочности на разрыв при уменьшении давления ниже определенного предела и возникновении пузырьков и полостей, заполненных парами жидкости и растворенными в ней газами. Электрические машины создают шумы с различными уровнями звука от 20 до 30 дБа (микромашины) и до 100–110 дБа. В электрических системах и на газоперекачивающих станциях широко используются газотурбинные установки (ГТУ), которые являются мощными источниками шума, излучаемого через воздухозаборный и выхлопной тракты и корпус агрегата. Шум в градирнях вызывает свободное падение воды, которое зависит от количества воды, скорости водяных капель в момент падения и глубины бассейна. Линии электропередачи тока высокого напряжения тоже могут быть источником шума для окружающего района. Его уровень зависит от погодных условий: при тумане и хорошей погоде – меньше, при дожде – на расстоянии от 100 до 300 м от линии электропередачи, шум значительно усиливается. На процесс распространения звука в окружающей среде влияют температура, влажность воздуха и расстояние от поверхности земли.
В воздушной среде создаются электромагнитные поля (ЭМП), которые также относят к загрязнениям среды в связи с их воздействием на биологические объекты, например, чувствительность рыб к ЭМП составляет единицы вольт на метр. Для человека действие электромагнитных полей неоднозначно: слабые токи и магнитные поля используются в лечебных целях, сильные – вызывают сбои в работе желез внутренней секреции и выработке гормонов. В настоящее время появился термин электросмог – это все электромагнитные поля, которые действуют на человека, в основном, в помещении. И дома, и на работе мы постоянно находимся в зоне излучения низких частот, которые (за исключением тока смещения) создаются движущимися зарядами, при этом рассматриваются электромагнитные волны, в которых электрическое и магнитное поле жестко связаны. Доказано, что 10% людей страдают повышенной электрочувствительностью, симптомы которой полностью совпадают с симптомами СХУ – синдромом хронической усталости: нарушением концентрации внимания, потерей работоспособности, приступами головокружения и постоянными головными болями, летучими болями в суставах и т.д. Организм особенно уязвим для электросмога во время сна, так как электромагнитные поля тормозят выработку гормонов и в первую очередь гормона – мелатонина, который вырабатывается головным мозгом, точнее, его отделом эпифизом во время сна. Эпифиз – единственный магниточувствительный орган человека, он находится на перекрестке зрительных нервов и очень тесно связан с биологическими ритмами организма. Электромагнитные поля постоянно держат клетки в напряжении, тормозят выработку гормонов. Получается, что эндокринная система все время находится в состоянии стресса, что и проявляется в виде вышеперечисленных симптомов. Немаловажным в этом отношении является совпадение частот внутренних электромагнитных колебаний (сердца, мозга) и внешних (электромагнитных волн). Избежать подобных явлений можно с помощью приборов, измеряющих электромагнитные поля, консультации со специалистом в области экологической медицины и внедрением ждущих выключателей сети. Роль последнего состоит в полном автоматическом отключении сети в комнате во время сна. Следует обратить внимание и на пользование сотовым телефоном, так же источником излучения низких частот. Не следует класть такой телефон на ночь под подушку в качестве будильника, не давать маленьким детям, тратить на разговор не более 3–4 мин., не покупать «левых» телефонов. Наиболее безопасно пользоваться фирменными телефонами, имеющими показатель мощности, поглощенной килограммом ткани человеческого организма. По международным стандартам эта величина не должна превышать 0,80 вт/кг.
В последние 20 лет большое внимание уделяется радиоактивному загрязнению окружающей среды в связи с аварией на ЧАЭС. В данном курсе лекций не рассматривается эта проблема, так как имеется достаточно публикаций и студентами биологической специализации изучается курс «Радиобиология».
В связи с вышеизложенным, в настоящее время происходит экологизация промышленности. Проникновение экологических новшеств в промышленность происходит по нескольким направлениям:
перемещение вредных начал в пространстве, т.е. очистка вредных выбросов и стоков, хранение на полигонах и дампинг (утопление в морях) твердых отходов, «экспорт» опасных веществ в слаборазвитые страны в том числе и в виде строительства там высокоотходных предприятий;
совершенствование технологий производства: улавливание выбросов, стоков и отходов не в форме загрязнителей, а в виде полезных материалов, вторичного сырья для промышленности; переработка мусора в компост; получение биогаза; различные виды сжигания для получения полезной энергии;
экологическое производство увеличивает число рабочих мест.
Эксперты считают, что производство очистного оборудования «экологизированной» техники займет в ближайшее время лидирующее положение в промышленности развитых стран. Социальные задачи охраны среды приобрели в высокоразвитых странах приоритет перед получением прибыли. Во-первых, из-за жестких нормативов выбросов и законодательных актов, повышения ответственности вплоть до уголовной, за нарушение экологических норм и загрязнение окружающей среды, и во-вторых, давления со стороны общественности и государства. Это стимулирует поиск высокоэффективных и дешевых средств решения проблемы защиты среды, разработку новых технологий, переориентацию сельского хозяйства и промышленных предприятий на малоотходные циклы.