Основные виды загрязнения природной среды

1.3. Загрязнение воды

Биологическая потребность человека и животных в воде за год в 10 раз превышает их собственную массу. Еще более вну-шительны бытовые, промышлен-ные и сельскохозяйственные нужды человека. Так, «для произ-водства тонны мыла требуется 2 тонны воды, сахара -- 9, изделий из хлопка -- 200, стали 250, азот-ных удобрений или синтетического волокна -- 600, зерна -- около 1000, бумаги -- 1000, синтетичес-кого каучука -- 2500 тонн воды» Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат. 1991 г., с. 16..

Использо-ванная человеком вода в конечном счете возвращается в природную среду. Но, кроме испарившейся, это уже не чистая вода, а бытовые, промышленные и сельскохозяй-ственные сточные воды, обычно не очищенные или очищенные недо-статочно. Таким образом происхо-дит загрязнение пресноводных водоемов -- рек, озер, суши и при-брежных участков морей.

Современные методы очистки вод, механической и биологичес-кой, далеки от совершенства.. «Даже после биологической очистки в сточных водах остается 10 процентов орга-нических и 60--90 процентов неор-ганических веществ, в том числе до 60 процентов азота, 70 --фосфора, 80 -- калия и почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых метал-лов».

Различают три вида загрязнения вод -- биологическое, химическое и физическое.

Биологическое загрязнение создается микроорга-низмами, в том числе болезнетвор-ными, а также органическими веществами, способными к броже-нию. Главными источниками биоло-гического загрязнения вод суши и прибрежных вод морей являются бытовые стоки, которые содержат фекалии, пищевые отбросы, сточ-ные воды предприятий пищевой промышленности (бойни и мясоком-бинаты, молочные и сыровареные заводы, сахарные заводы и т. п.), целлюлозно-бумажной и химичес-кой промышленности, а в сельской местности -- стоки крупных живот-новодческих комплексов. Биологи-ческое загрязнение может стать причиной эпидемий холеры, брюш-ного тифа, паратифа и других кишечных инфекций и различных вирусных инфекций, например гепатита.

Химическое загрязнение соз-дается поступлением в воду раз-личных ядовитых веществ. Основ-ные источники химического загряз-нения -- это доменное и сталели-тейное производство, предприятия цветной металлургии, горнодобы-вающая, химическая промышлен-ность и в большой мере экстенсив-ное сельское хозяйство. Кроме пря-мых сбросов сточных вод в водоемы и поверхностного стока, надо учитывать также попадание загрязнителей на поверхность воды непосредственно из воздуха.

В последние годы существенно увеличилось поступление в поверх-ностные воды суши нитратов из-за нерационального применения азот-ных удобрений, а также из-за уве-личения выбросов в атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Это же относится и к фосфатам, для которых, помимо удобрений, источником служит все более широкое применение различных моющих средств. Опасное химичес-кое загрязнение создают углеводо-роды -- нефть и продукты ее пере-работки, которые попадают в реки и озера как с промышленными сбросами, в особенности при добыче и транспортировке нефти, так и в результате смыва с почвы и выпадения из атмосферы.

Чтобы сделать сточные воды более или менее пригодными для исполь-зования, их подвергают многократ-ному разбавлению. Но правильнее было бы сказать, что при этом чистые природные воды, которые могли быть использованы для любых целей, в том числе для питья, становятся менее пригод-ными для этого, загрязненными.

Разбавление сточных вод сни-жает качество воды в природных водоемах, но обычно не достигает своей главной цели -- предотвра-щения вреда для здоровья людей. Дело в том, что вредные примеси, содержащиеся в воде в ничтожных концентрациях, накапливаются в некоторых организмах, употребля-емых людьми в пищу. Сначала ядо-витые вещества попадают в ткани мельчайших планктонных организ-мов, затем они накапливаются в организмах, которые в процессе дыхания и питания фильтруют большое количество воды (моллюски, губки и т. п.) и в конечном итоге как по пищевой цепи, так и в про-цессе дыхания концентрируются в тканях рыб. В результате концент-рация ядов в тканях рыб может стать больше, чем в воде, в сотни и даже тысячи раз.

Разбавление промышленных сто-ков и тем более растворов удобре-ний и пестицидов с сельскохозяй-ственных полей происходит часто уже в самих природных водоемах. Если водоем непроточный или сла-бопроточный, то сброс в него орга-нических веществ и удобрений ведет к переизбытку питательных веществ и зарас-танию водоема. Сначала в таком водоеме накапливаются питатель-ные вещества и бурно разраста-ются водоросли. После их отмирания биомасса опус-кается на дно, где происходит ее минерализация с потреблением большого количества кислорода. Условия в глубинном слое такого водоема становятся непригодными для жизни рыб и других организ-мов, нуждающихся в кислороде. Когда весь кислород исчерпан, начинается бескислородное бро-жение с выделением метана и сероводорода. Тогда происходит отравление всего водоема и гибель всех живых организмов (кроме некоторых бактерий). Такая неза-видная судьба грозит не только озерам, в которые сбрасываются бытовые и промышленные стоки, но и некоторым замкнутым и полу-замкнутым морям.

Физическое загрязнение вод создается сбросом в них тепла или радиоактивных веществ. Тепловое загрязнение связано главным обра-зом с тем, что используемая для охлаждения на тепловых и атом-ных электростанциях вода (и соответственно около 1/3 и 1/2 вырабатываемой энергии) сбрасы-вается в тот же водоем. Вклад в тепловое загрязнение вносят также некоторые промышленные предприятия

При значительном тепловом загрязнении рыба задыхается и погибает, так как ее потребность в кислороде растет, а растворимость кислорода уменьшается. Количе-ство кислорода в воде умень-шается еще и потому, что при теп-ловом загрязнении происходит бур-ное развитие одноклеточных водо-рослей: вода «зацветает» с после-дующим гниением отмирающей рас-тительной массы. Кроме того, теп-ловое загрязнение существенно повышает ядовитость многих хими-ческих загрязнителей, в частности тяжелых металлов.

Загрязнение океанов и морей происходит вследствие поступле-ния загрязняющих веществ с реч-ным стоком, их выпадения из атмосферы и, наконец, благодаря хозяйственной деятельности чело-века непосредственно на морях и океанах.

С речным стоком, объем кото-рого составляет около 36--38 тысяч кубокилометров, в океаны и моря поступает огромное количе-ство загрязнителей во взвешенном и растворенном виде.. По некото-рым оценкам, этим путем в океан ежегодно попадает более 320 мил-лионов тонн железа, до 200 тысяч тонн свинца, 110 миллионов тонн серы, до 20 тысяч тонн кадмия, от 5 до 8 тысяч тонн ртути, 6,5 мил-лиона тонн фосфора, сотни мил-лионов тонн органических загряз-нителей.

Атмосферные источники загряз-нения океана по некоторым видам загрязнителей сравнимы с речным стоком.

Особое место занимает загрязнение оке-ана нефтью и нефтепродуктами (Приложение 4).

Естественное загрязнение происхо-дит в результате просачивания нефти из нефтеносных слоев, глав-ным образом, на шельфе.

Наибольший вклад в нефтяное загрязнение океана вносят мор-ские перевозки нефти. Из 3 мил-лиардов тонн нефти, добываемых в настоящее время, морем перево-зится около 2 миллиардов тонн. Даже при безаварийном транс-порте происходят потери нефти при ее погрузке и разгрузке, сбра-сывании в океан промывочных и балластных вод (которыми запол-няют танки после выгрузки нефти), а также при сбросе так называе-мых льяльных вод, которые всегда скапливаются на полу машинных отделений любых судов.

Но наибольший ущерб окружа-ющей среде и биосфере наносят внезапные разливы больших коли-честв нефти при авариях танкеров, хотя такие разливы и составляют только 5--6 процентов суммарного нефтяного загрязнения.

В открытом океане нефть встре-чается главным образом в виде тонкой пленки (с минимальной тол-щиной до 0,15 микрометра) и смо-ляных комков, которые образуются из тяжелых фракций нефти. Если смоляные комки воздействуют пре-жде всего на растительные и животные морские организмы, то нефтяная пленка, кроме того, вли-яет на многие физические и хими-ческие процессы, происходящие на поверхности раздела океан -- атмосфера и в слоях, прилегающих к нему:

- Прежде всего, нефтяная пленка увеличивает долю отражаемой от поверхности океана солнечной эне-ргии и уменьшает долю поглощае-мой энергии. Тем самым нефтяная пленка оказывает влияние на про-цессы теплонакопления в океане. Несмотря на уменьшение количе-ства поступающего тепла, поверх-ностная температура при наличии нефтяной пленки повышается тем больше, чем толще нефтяная плен-ка.

- Океан является главным поставщиком атмосферной влаги, от которого в значительной мере зависит степень увлажнения мате-риков. Нефтяная пленка затруд-няет испарения влаги, а при доста-точно большой толщине (порядка 400 микрометров) может свести его практически к нулю.

- Сглаживая ветровое волнение и препятствуя образованию водяных брызг, кото-рые, испаряясь, оставляют в атмос-фере мельчайшие частички соли, нефтяная пленка изменяет солеобмен между океаном и атмосферой. Это также может повлиять на количество атмосферных осадков над океаном и материками, так как частички соли составляют значи-тельную часть ядер конденсации, необходимых для образования дождя.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ (дампинг), в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.

Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.

При организации системы контроля над сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.

2. МАСШТАБЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ

По масштабам загрязнение окружающей среды можно разделить на локальное, региональное и глобальное. Эти три вида загрязнения тесно связаны между собой. Как правило, первичным является локальное загрязнение, которое, если скорость процесса загрязнения больше скорости естественного очищения, переходит в региональное и затем при накоплении количественных изменений - в глобальное изменение качества окружающей среды. Для глобального загрязнения наиболее важным является временный фактор.

Существование таких процессов свидетельствует об ограниченности ресурсов атмосферы и о пределах её естественного самовосстановления. Например, использование воздуха в производственных процессах издавна предполагало естественные способности атмосферы к восстановлению первоначальных качеств. В частности, дымовые выбросы в атмосферу, содержащие микрочастицы и токсичные вещества, представляют собой не что иное, как метод разбавления. И даже в наши дни при строительстве высотных и сверхвысотных труб продолжают пользоваться этим древним методом. Однако резкое возрастание объемов выбросов привело к тому, что масштабы загрязнение вплотную приблизились и даже часто перешагивают пределы самовосстановления атмосферы.

При современных уровнях загрязнения вредные вещества от источника загрязнения распространяются на десятки и сотни километров. И даже само понятие источник загрязнения несколько меняет смысл. Если в каком-либо промышленном районе можно выделить точечные источники загрязнения, то в масштабе региона целый промышленный район, например крупный город, может рассматриваться как единый источник с системой точечных, линейных (автомагистрали) и групповых источников. Более того, даже весь регион и даже целая страна может выступать в роли единого источника загрязнения.

Современное индустриальное производство оказывает значительное воздействие на природу в глобальных масштабах. Хотя большая часть загрязняющих веществ и тепловой энергии вырабатывается на ограниченной площади, главным образом в промышленных районах Северной Америки, Европы и Азии, вследствие особенностей циркуляции атмосферы и перемещений в водной оболочке Земли значительная часть некоторых, относительно долго живущих загрязняющих веществ рассеивается на огромных пространствах и даже по всей Земле, приводя к региональному и глобальному загрязнению.

К настоящему времени определились некоторые важные проблемы в области антропогенного глобального загрязнения окружающей природной среды, к числу которых относятся:

Возможные изменения климата в связи с поступлением в атмосферу техногенного тепла, углекислого газа и аэрозольных примесей.

Возможное нарушение озонового слоя Земли, связанное с поступлением в атмосферу фреонов, окислов азота и некоторых других примесей.

Экологические последствия глобального загрязнения природной среды и биосферы радиоактивными веществами, тяжелыми металлами и пестицидами.

Общая проблема загрязнения морской среды атмосферными осадками, речным стоком, наземным и морским транспортом.

Дальний атмосферный перенос загрязняющих веществ и проблема кислотных осадков.

Таким образом, масштабы антропогенного воздействия на окружающую среду и уровень вытекающей из этого опасности заставляют искать новые подходы к развитию технологических процессов, которые, являясь не менее эффективными в экономическом смысле, во много раз превосходили бы существующие по степени экологической чистоты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подведем итог изложенному выше материалу.

Итак, наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - аэрозольные и газообразные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.

Вызывает тревогу и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже, по подсчетам экологов, 1/10 его общей поверхности Монин А. С.. Шишков Ю. А. Глобальные экологические проблемы. -- М.: Зна-ние, 1991, с. 6.

. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой.

Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Формально пока нельзя гово-рить, что мы переживаем глоба-льную экологическую катастрофу, поскольку на Земле еще имеются районы, где нет серьезных следов антропогенного загрязнения. Но таких районов становится все меньше, а некоторые виды загряз-нений отмечаются даже в самых удаленных от их источников местах, например в Антарктиде.

Но может быть и неправильно в дан-ном случае подходить с такой мер-кой к понятию глобальной ката-строфы? Надо учитывать, что более 40 процентов населения зем-ного шара живет в городах (в раз-витых странах городское населе-ние превышает 70 процентов), да и сельское население проживает достаточно компактно, концентри-руясь в местностях с наиболее бла-гоприятными для сельскохозяй-ственной деятельности природ-ными условиями. Во многих же городах и в сельских районах ныне-шнее состояние окружающей среды можно назвать экологичес-ким бедствием. И количество этих городов и сельских районов все увеличивается. Так что факти-чески можно сказать, что мы нахо-димся на пороге близкой глобаль-ной катастрофы. И она неминуемо наступит, если человечество не будет во всей своей деятельности отдавать приоритет вопросам эко-логии, умножать усилия по сохране-нию и восстановлению природной среды.

В последнее время все чаще в печати, на радио, телевидении одной из главных тем становится эколо-гическая. Широкая общественность, зная о критическом состо-янии окружающей среды, должна активно действовать. «Экологизация» законодательной и исполнитель-ной власти сейчас особенно важна, поскольку первоочередная задача -- сделать экологически чистые производства выгодными и, наобо-рот, экономически невыгодным любое пренебрежение экологичес-кими нормами. Без этого призывы к рядовым гражданам беречь при-роду будут выглядеть демагогичес-кими и вряд ли достигнут цели. Вместе с тем необходима и самая широкая просветительская работа среди граждан всех возрастов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. - Ленинград.: «Химия», 1991.

2. Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат. 1991 г.,

3. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. /Под ред. С. Калверта и Г. Инглунда. - М.: «Металлургия», 1991.

4. Кормилицын В.И. и др. Основы экологии - М.: ИНТЕРСТИЛЬ, 1997.

5. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. - М.: АО «МДС», 1996.

6. Монин А. С.. Шишков Ю. А. Глобальные экологические проблемы. -- М.: Зна-ние, 1991.

7. Русанов В.П. Капля чистой воды. Л.: Знание, 1983.

8. Снакин В.В. Экология и охрана природа: Словарь-справочник. - М.: AKADEMIA, 2000.

9. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват, что делать? /Под ред. В.И. Данилова-Данильяна. - М.: Издательство МНЭПУ, 1997.

ПРИЛОЖЕНИЕ