1.9. Источники техногенного загрязнения биосферы

Загрязнение биосферы  результат выбросов загрязняющих ве­ществ или энергии некоторых видов (например, электромагнит­ной) из разных источников. Загрязнители могут иметь естественное (природное) и искусственное (антропогенное) происхождение. По физическому состоянию, например, загряз­нители атмосферы делят на твердые (пыли, дымы), жидкие (ту­маны), газообразные (газы, пары) и комбинированные. От общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ газы (пары) состав­ляют около 90 %. По оценке ВОЗ, из более чем 6 млн. известных химических соединений практически используют до 500 тыс. соединений. Из них около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. токсичны. Причем любой химиче­ский загрязнитель атмосферы имеет порог действия.

К естественным источникам загрязнений относятся пыльные бури, вулканические извержения, газовые выделения из гейзеров и геотермальных источников, прижизненные выделения в ат­мосферу растений, животных, микроорганизмов и т.д. Источ­ники искусственного загрязнения  промышленные предприя­тия, коммунальное хозяйство, утечки из хранилищ, трубопрово­дов и т.д.

Атмосферные загрязнители подразделяют на первичные, посту­пающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющие­ся результатом их превращений. Например, поступающий в ат­мосферу диоксид серы окисляется кислородом воздуха до триоксида серы, который затем, взаимодействуя с водяными парами, образует капельки серной кислоты. При оценке загрязнения ат­мосферы учитывают период пребывания в ней загрязняющих ве­ществ. В атмосферу одновременно могут поступать вещества, ока­зывающие на живые организмы сходное воздействие.

Все вредные вещества (ВВ) в соответствии с ГОСТ 12.1.00776 по степени воз­действия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности: 1-й  чрезвычайно опасные, ПДК < 0,1 мг/м³; 2-й  высокоопасные, ПДК. = 0,1... 1,0 мг/м³; 3-й  умеренно опасные, ПДК = 1,1... 10 мг/м³; 4-й  малоопасные, ПДК > 10 мг/м³.

Выбросы в атмосферу от источников загрязнений согласно ГОСТ 17.2.1.0176 характеризуются по четырем признакам:

а) агрегатному состоянию (газообразные, жидкие, твердые);

б) химическому составу;

в) размеру частиц;

г) массе вещества.

Примеры условных обозначений.

1. Твердый выброс стекловаренных печей для варки свинцо­вого хрусталя (размер частиц менее 5 мкм, масса вещества менее 1 кг/ч): Т.22.2.1.

2. Выброс стекловаренных печей, состоящих из оксида азота (масса вещества 3 кг/ч) и пыли (размер частиц 5 мкм, масса ве­щества 11 кг/ч): А.03.02; Т.25.3.3.

В соответствии с ISO 4226 для оценки количества твердых, жид­ких и газообразных загрязнений в атмосфере в качестве критерия выброса применяют их массовую концентрацию в воздухе, мг/м³.

Иногда используют соотношения объемных единиц, имеющие преимущества безразмерных параметров (%, ррт или 10^-6 млн^-1, ppb или 10^-9 млрд^-1), хотя они и не соответствуют рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и ISO 4226.

Основным элементом загрязнения атмосферы являются аэро­зольные образования. Аэрозоли  дисперсные системы, в которых дисперсионная среда  газ, а дисперсные фазы  твердые или жидкие частицы. Аэрозоли делят на три группы: к первой относят­ся пыли  коллективы, состоящие из твердых частиц, дисперги­рованных в газообразной среде; ко второй  дымы  все аэрозо­ли, образующиеся при конденсации газа; к третьей  туманы  скопления жидких частиц в газообразной среде.

Сейчас в земной атмосфере взвешено около 20 млн. т частиц, из которых примерно 15 млн. т приходится на долю выбросов про­мышленных предприятий.

Из многочисленных контаминат (загрязнителей) атмосферы (по определе­нию комитета экспертов ВОЗ) основными являются взвешенные частицы  аэрозоли разных составов, затем следуют сернистые соединения и оксиданты, т.е. вещества, образующиеся в атмо­сферном воздухе в результате фотохимических превращений.

Пыли и другие взвешенные частицы загрязняют атмосферу не только в результате прямых выбросов, но в большей мере в ре­зультате превращений выбрасываемых в атмосферу газообразных веществ (сернистых соединений, оксидов азота, углеводородов) с образованием мелкодисперсных аэрозолей.

Источники загрязнения атмосферы выбросами могут быть клас­сифицированы.

1. По назначению: а) технологические, содержащие хвостовые газы после установок улавливания (рекуперации, абсорбции и т.д.); б) вентиляционные выбросы  местные отсосы, вытяжки.

2. По месту расположения: а) незатененные или высокие (вы­сокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую высоту здания в  2,5 раз); б) затенен­ные или низкие,  на высоте, в 2,5 раза меньшей высоты зда­ния; в) наземные  у земной поверхности (открытое технологи­ческое оборудование, проливы, колодцы производственной ка­нализации и т.д.).

3. По геометрической форме: а) точечные (трубы, шахты, венти­ляторы); б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна, факелы).

4. По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные.

Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстро-горящих отходов производства. При мгновенных выбросах загряз­нения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту. Это возможно при взрывных работах и авариях.

5. По дальности распространения: внутриплощадные, т.е. соз­дающие высокие концентрации только на территории промыш­ленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загряз­нений (для таких выбросов предусматривается СЗЗ); внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высо­кие концентрации (порядка ПДК для воздуха населенных пунк­тов) на территории жилой застройки.

Газовые промышленные выбросы могут быть организованными и неорганизованными.

Организованный промышленный выброс  поступающий в атмо­сферу через специальные сооружения  газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованный  выброс в атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы вентиляционной системы, местных отсосов.

Сточные воды, содержащие растворенные и взвешенные веще­ства, отводящиеся (отходящие) в гидро- или литосферу, рассмат­ривают как сбросы. Сбросы разделяют на неорганизованные, если они стекают в водный объект непосредственно с территории про­мышленного предприятия, не оборудованного специальной, на­пример ливневой, канализацией или иными устройствами для сбора, а также на организованные, если они отводятся через специ­ально сооруженные источники  водовыпуски, классифицируе­мые по типу водоема или водотока, месту расположения, конст­рукции распределительной части, оголовка или сбросного уст­ройства.

Большую опасность представляет биологическое накопление и аккумуляция загрязняющих жидких веществ, выбрасываемых предприятиями. В городских сточных водах (смеси бытовых и производственных) содержатся минеральные (глина, песок, ока­лина, сажа, сульфаты, хлориды, соли тяжелых металлов и т.д.) и органические (белковые вещества, углеводы, жиры, масла, неф­тепродукты, синтетические ПАВ и т.д.) загрязнения. Биогенные элементы — соединения азота и фосфора имеются в сточных во­дах в органической и неорганической форме.

Все перечисленные загрязнения могут быть в грубодисперсном (оседающем под действием силы тяжести), коллоидном и раство­ренном состояниях. Большая часть органических загрязнений город­ских сточных вод находится в грубодисперсном (15  20 %) и коллоидном (50  60 %) состояниях.

По степени загрязнения и происхождению сточные воды мож­но разделить:

• на загрязненные, представляющие смесь отработанных жидко­стей после технологических процессов, а также после мытья обо­рудования и полов (75  80 %);

• условно-чистые  от охлаждения оборудования, компрессор­ных и холодильных установок, вентиляционных устройств и т.д. (6  18 %);

• хозяйственно-санитарные (5  6 %);

• ливневые (2  3 %).

Твердые отходы представляют гетерогенную смесь сложного морфологического состава: черные и цветные металлы, макулатуросодержащие и текстильные компоненты, отходы стекла, пластмас­сы, кожи, резины, дерева, камней, а также остатки непрореагировавшего твердого сырья, смолы, кубовые остатки от перегонки, осадки и шламы, отработанные катализаторы, фильтровальные материалы, не подлежащие регенерации адсорбенты, общезавод­ской мусор и др. На удаление таких отходов производства затрачи­вается в среднем 8  10 % стоимости производимой продукции. Для складирования твердых отходов московских предприятий ежегод­но в Московской области выделяется 20 га земли. Транспортиро­вание и складирование отходов ежегодно поглощает миллиарды рублей.

Условно предприятия можно разделить на три группы, учиты­вая их потенциальные возможности загрязнения биосферы. К пер­вой относятся предприятия с преобладанием химических технологических процессов; ко второй  предприятия с преобладанием механических (машиностроительных) технологических процес­сов; к третьей  предприятия, на которых осуществляется как добыча, так и химическая переработка сырья.

К опасным загрязнениям антропогенного характера, способ­ствующим серьезному ухудшению качества окружающей среды и жизни человека, следует отнести радиоактивность. Естествен­ная радиоактивность  это закономерное явление, обусловлен­ное наличием в атмосфере радона ²²²Rn и продуктов его распа­да, а также воздействием космических лучей. К продуктам распа­да ²²²Rn относятся ²²⁰Rn (торон Тn, _1/2 = 54 с) и ^2l9Rn (актинон An, _1/2 = 3,9 с). Образуясь в группы, они затем через поры почвы проникают в приземный слой атмосферы, создавая так называ­емую естественную (природную) радиоактивность. Что касается антропогенных факторов, то они связаны, главным образом, с искусственной (техногенной) радиоактивностью (ядерные взры­вы, производство ядерного топлива, аварии на атомных электро­станциях).

Радиоизотопы, многие из которых, по существу, вечны, так или иначе попадают в атмосферу. В связи с этим важной является проблема обезвреживания отходов ядерной энергетики.

К техногенным загрязнениям, представляющим опасность для биосферы и человека, относятся и электромагнитные излучения (ЭМИ) и поля (ЭМП). Весьма сложны как их анализ, так и ограни­чение интенсивности воздействия. Органы чувств человека не воспри­нимают ЭМП до частот видимого диапазона, в связи, с чем оце­нить степень опасности облучения практически невозможно. Бурное развитие научно-технического прогресса привело к тому, что созданные человеком ЭМП в сотни раз выше среднего естест­венного поля. В условиях современных производств и городских условий на организм человека влияют ЭМП, источниками которых являются радиопередающие устройства, производственная элект­роэнергетика, ЛЭП, электрофицированный транспорт, офисная и бытовая техника. Интенсивность фона зависит от близости к электро­энергетическим источникам, расписания работы радиостанций, состояния ионосферы и других причин.

Ионосфера  верхние слои атмосферы, начиная от 50  80 км, характеризующиеся значительным содержанием атмосферных ионов и свободных электронов. Верхняя граница ионосферы  внешняя часть магнитосферы Земли. Причина повышения ионизации воздуха в ионосфере  разложение молекул атмосферы газов под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения. Ионосфера оказывает большое влияние на распространение радиоволн.

Виды воздействия ЭМП:

• изолированное (от одного источника);

• сочетаемое (от двух и более источников одного частотного диа­пазона);

• смешанное (от двух и более источников различных частотных диапазонов);

• комбинированное (в случае дополнительного воздействия ка­кого-либо другого неблагоприятного фактора).

Шум, инфразвук, ультразвук и вибрация оказывают самые раз­ные воздействия на живой организм; в подавляющем большин­стве они являются нежелательными. На основании классических методов оценки звука интенсивность или пережитая воспринятая громкость является не только наиболее важной характеристикой любого вида шума, но и в значительной мере определяет степень его вредного воздействия.

На предприятиях источниками шума являются вентиляторные установки, компрессорные станции, газотурбинные установки и другие устройства. Наиболее значительные уровни шума наблюда­ются на частотах 0,5  1,0 кГц, т.е. в зоне наибольшей чувстви­тельности органа слуха. В возрасте до 27 лет на шум неадекватно реагируют 46,3 % людей, в возрасте 28  37 лет  57 %, в возрас­те, 38  57 лет  62,4 %, а в возрасте 58 лет и старше  72 %. Расчетные уровни звука некоторых промышленных предприятий (по И.Л. Карагодиной), дБ:

• мотороиспытательные станции и клепально-штамповочные це­хи  110;

• металлургические, машиностроительные  100;

• деревообрабатывающие  90;

• пищевой и химической отраслей  85;

• швейные и ткацкие  80.

Установлено, что потеря слуха обычно наступает при воздей­ствии шума в диапазоне частот 3  6 кГц, а нарушение разборчивости речи  при частоте 1  2 кГц. Из-за негативных акусти­ческих воздействий общая заболеваемость населения в городах воз­растает на 30 %.

Источниками вибрации являются: промышленные установки, технологические трубопроводы, строительные и другие объекты, в которых доминируют динамические процессы, вызванные уда­рами, резкими ускорениями и т. п. Разрушительное влияние виб­рации с сопутствующим ей фактором  шумом  одна из самых трудноразрешимых проблем промышленной экологии.