Загрязнение окружающей среды

В организмах растений и животных происходят процессы биологической концентрации радиоактивных веществ на протяжении цепей питания. Концентрированные мелкими организмами эти вещества затем попадают к другим животным, хищникам, где образуют опасные концентрации. Радиоактивность некоторых планктонных организмов может в 1000 раз превышать радиоактивность воды.

Некоторые пресноводные рыбы, представляющие собой одно из высших звеньев в цепи питания, в 20-30 тыс. раз радиоактивнее воды, в которой они живут.

Загрязнения сточных вод делят в основном на две группы: минеральные и органические, в том числе - биологические и бактериальные.

К минеральным загрязнениям относятся сточные воды металлургических и машиностроительных предприятий, отходы нефтяной, нефтеобрабатывающей и горнодобывающей промышленности. Эти загрязнения содержат песок, глинистые и рудные включения, шлак, растворы минеральных солей, кислот, щелочей, минеральные масла и др.

Органические загрязнения вод производятся городскими фекально-хозяйственными стоками, водами боен, отходами кожевенных, бумажно-целлюлозных, пивоваренных и других производств. Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки бумаги, растительные масла, остатки плодов, овощей и др. Основным химическим веществом этого рода загрязнений является углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся: физиологические выделения людей, животных, остатки жировых и мускульных тканей, клеевые вещества, и пр. Они характеризуются значительным содержанием азота.

Бактериальные и биологические загрязнения представляют собой различные живые микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе - возбудители тифа, паратифа, дизентерии, яйца гельминтов, поступающие с выделениями людей и животных и пр. Бактериальную загрязненность сточных вод характеризуют величиной коли-титра, т. е. наименьшим объемом воды в миллиметрах, в котором содержится одна кишечная палочка (бактерия «коли»). Так, если коли-титр равен 10, это значит, что в 10 мл найдена 1 кишечная палочка. Этот вид загрязнений свойствен бытовым водам, а также сточным водам боен, кожевенных заводов, шерстомоек, больниц и др. Общий объем бактериальной массы достаточно велик: на каждые 1000 м3 сточных вод - до 400 л.

Загрязнения большей частью содержат около 42% минеральных веществ и до 58% органических.

При рассмотрении вопроса о составе сточных вод одним из важных понятий является концентрация загрязнения, т. е. количество загрязнений в единице объема воды, исчисляемом в мг/л или г/м3.

Концентрацию загрязнений сточных вод определяют химическими анализами. Большое значение имеет рН сточных вод, особенно при процессах их очистки. Оптимальной средой для биологических процессов очистки являются воды с рН около 7-8. Бытовые сточные воды имеет слабощелочную реакцию, производственные - от сильнокислой до сильнощелочной.

Загрязнение водоемов характеризуется следующими признаками:

- появление плавающих веществ на поверхности воды и отложение на дне осадка;

- изменение физических свойств воды, как-то: прозрачности и цветности, появление запахов и привкусов;

- изменение химического состава воды (реакции, количества органических и минеральных примесей, уменьшение растворенного в воде кислорода, появление ядовитых веществ и др.);

- изменение видов и количества бактерий и появление болезнетворных бактерий за счет поступления их со сточными водами.

В.Н. KetcHum (1967 г.) разработал схему (рис. 1), на которой в общих чертах показано распределение и дальнейшая судьба загрязнений применительно к морской среде, но она может быть экстраполирована на пресноводные сис-темы и устья рек.

Рис. 1. Схема качественной картины влияния загрязнений на гидросферу

21

Вода обладает чрезвычайно ценным свойством непрерывного самовозобновления под влиянием солнечной радиации и самоочищения. Оно заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой и в дальнейшем процессе минерализации органических веществ и отмирания внесенных бактерий. Агентами самоочищения являются бактерии, грибы и водоросли. Установлено, что в ходе бактериального самоочищения через 24 ч остается не более 50% бактерий, через 96 ч - 0,5%. Процесс бактериального самоочищения сильно замедляется зимой, так что через 150 ч сохраняются еще до 20% бактерий.

Чтобы обеспечить самоочищение загрязненных вод, необходимо их многократное разбавление чистой водой.

Если же загрязнения настолько велики, что самоочищение воды не происходит, существуют специальные методы и средства для ликвидации загрязнений, поступающих со сточными водами.

В промышленности - это главным образом строительство цеховых и общезаводских сооружений по очистке сточных вод, совершенствование технологического процесса производства и строительство утилизационных установок для извлечения ценных веществ из сточных вод.

На речном транспорте наибольшее значение имеет борьба с потерями нефтепродуктов при погрузке, выгрузке и транспортировке на судах речного флота, оборудование судов емкостями для сбора загрязненных вод.

При лесном сплаве основными методами борьбы с засорением рек является строгое соблюдение технологии сплава леса, очистка русел рек от затонувшей древесины, прекращение молевого сплава леса на реках, имеющих рыбохозяйственное значение.

3) Загрязнение атмосферы

Атмосфера представляет собой воздушную оболочку Земли. Под качеством атмосферы понимают совокупность ее свойств, определяющих степень воздействия физических, хими-ческих и биологических факторов на людей, растительный и жи-вотный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферы зависит от ее загрязненности, причем сами загрязнения могут попадать в нее от природных и ан-тропогенных источников. С развитием цивилизации в загрязнении атмосферы все больше и больше превалируют антропогенные ис-точники.

В зависимости от формы материи загрязнения подразделяют на вещественные (ингредиентные), энергетические (параметрические) и вещественно-энергетические. К первым относят механические, химические и биологические загрязнения, которые обычно объединяют общим понятием «примеси», ко вторым -- тепловые, акустические, электромагнитные и ионизирующие излучения, а также излучения оптического диапазона; к третьим -- радионуклиды.

В глобальном масштабе наибольшую опасность представляет загрязнение атмосферы примесями, так как воздух выступает посредником загрязнения всех других объ-ектов природы, способствуя распространению больших масс за-грязнения на значительные расстояния. Промышленными вы-бросами, переносимыми по воздуху, загрязняется Мировой океан, закисляются почва и вода, изменяется климат и разрушается озоновый слой.

Под загрязнением атмосферы понимают привнесение в нее примесей, которые не содержатся в природном воздухе или изменя-ют соотношение между ингредиентами природного состава воздуха.

Численность населения Земли и темпы его роста являются предопределяющими факторами повышения интенсивности за-грязнения всех геосфер Земли, в том числе и атмосферы, так как с их увеличением возрастают объемы и темпы всего того, что добывается, производится, потребляется и отправляется в отходы. Наибольшее загрязнение атмосферы наблюдается в городах, где обычные загрязнители -- это пыль, сернистый газ, оксид углерода, диоксид азота, сероводород и др. В некоторых городах в связи с особенностями промышленного производства в воздухе содержатся специфические вредные вещества, такие, как серная и соляная кислота, стирол, бенз(а)пирен, сажа, марганец, хром, свинец, метилметакрилат. Всего в городах насчитывается несколько сотен различных загрязнителей воздуха.

Особую тревогу вызывают загрязнения атмосферы вновь создаваемыми веществами и соединениями. ВОЗ отмечает, что из 105 известных элементов таблицы Менделеева 90 используются в производственной практике, а на их базе получено свыше 500 новых химических соединений, почти 10% из которых вредные или особо вредные.

Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу:

1) естественные примеси, обусловленные природными процессами;

2) антропогенные, возни-кающие в результате хозяйственной деятельности человечества (рис. 2).

Уровень загрязнения атмосферы примесями от естест-венных источников является фоновым и имеет малые отклонения от среднего уровня во времени.

Рис. 2. Схема процессов выбросов веществ в атмосферу и трансформации

исходных веществ в продукты с последующим выпадением в виде осадков

Антропогенные загрязнения отличаются многообразием ви-дов примесей и многочисленностью источников их выброса. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности че-ловека. Установлено, что каждые 10-12 лет объем мирового про-мышленного производства удваивается, а это сопровождается примерно таким же ростом объема выбрасываемых загрязнений в окружающую среду. По ряду загрязнений темпы роста их выбро-сов значительно выше средних. К таковым относятся аэрозоли тяжелых и редких металлов, синтетические соединения, не суще-ствующие и не образующиеся в природе, радиоактивные, бакте-риологические и другие загрязнения.

Примеси поступают в атмосферу в виде газов, паров, жидких и твердых частиц. Газы и пары образуют с воздухом смеси, а жид-кие и твердые частицы - аэрозоли (дисперсные системы), которые подразделяют на пыль (размеры частиц более 1 мкм), дым (разме-ры твердых частиц менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм). Пыль, в свою очередь, может быть крупнодисперс-ной (размер частиц более 50 мкм), среднедисперсной (50-10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм). В зависимости от размера жидкие частицы подразделяются на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсный туман (0,5-3,0 мкм), грубодисперсный ту-ман (3-10 мкм) и брызги (свыше 10 мкм). Аэрозоли чаще полидисперсные, т.е. содержат частицы различно-го размера.

Основными химическими примесями, загрязняющими атмо-сферу, являются следующие: оксид углерода (СО), диоксид углерода (СО2), диоксид серы (SO2), оксиды азота, озон, углеводороды, соединения свинца, фреоны, промышленные пыли.

Основными источниками антропогенных аэрозольных загряз-нений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), потребляю-щие уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, метал-лургические, цементные, магнезитовые и другие заводы. Аэро-зольные частицы от этих источников отличаются большим химическим разнообразием. Чаще всего в их составе обнаружива-ются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды ме-таллов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, ко-бальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.

К постоянным источникам аэрозольного загрязнения отно-сятся промышленные отвалы - искусственные насыпи из переот-ложенного материала, преимущественно вскрышных пород, об-разующихся при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Произ-водство цемента и других строительных материалов также являет-ся источником загрязнения атмосферы пылью.

Сжигание каменного угля, производство цемента и выплав-ка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн т/г.

Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с во-дяным паром. К опасным факторам антропогенного характера, способст-вующим серьезному ухудшению качества атмосферы, следует от-нести ее загрязнение радиоактивной пылью. Время пребывания мелких частиц в ниж-нем слое тропосферы составляет в среднем несколько суток, а в верхнем - 20-40 суток. Что касается частиц, попавших в страто-сферу, то они могут находиться в ней до года, а иногда и больше.

4) Загрязнение почвы

Почва - это уникальное природное образование, обладающее рядом свойств живой и неживой природы. Является невозобновимым природным ресурсом, так как образовалась в результате сложных природных почвообра-зовательных процессов на протяжении миллионов лет.

Средняя глубина почвенного горизонта не превышает, как правило, 20-30 см, на черноземах достигает 100 и более см.

Почва состоит из органических веществ, минеральных соединений, живых организмов; для каждой почвы свойственен свой генотип.

Плодородие почв - это способность ее давать урожай.

Гумус является основным и непременным условием плодородия почв; представ-ляет сложный органо-минеральный комплекс; среднее содержание гумуса в почве - от 2 до 10%. В естественных условиях и в условиях оптимального ведения земледелия сохраняется положительный баланс гумуса: ежегодная добавка биоэнергии в нем равна или больше ежегодного расхода.

Буферность почв - стойкая способность почв сохранять свои биоло-гические, химические и физические свойства.

Ценность (качество) почв определяется содержанием гумуса, буферностью, агрохимическими, агрофизическими и биологическими показателя-ми.

Деградация земель (почв) представляет собой совокупность природ-ных и антропогенных процессов, приводящих к изменению функций почв, количественному и качественному изменению их состава и свойств и сни-жению плодородно-хозяйственной значимости земель.

Формы проявления деградации почв, вызванной антропогенным воз-действием:

- сокращение продуктивности угодий (за 1981-1995 гг. продуктив-ные угодья сократились в мире - на 75 млн. га, в России - на 8,2 млн. га).

- истощение почвенного плодородия (за последние 25-30 лет со-держание гумуса в почвах Нечерноземной зоны России снизи-лось на 25%).

- загрязнение и порча земель (ежегодно объем выбросов в атмо-сферу России превышает 50 млн. т, большинство их оседает на почвы; площадь нарушенных земель достигла 1282 тыс. га; пло-щадь земель, подтопленных водохранилищами, составляет 866 тыс. га, в т.ч. сельхозугодий - 523 тыс. га).

Предупреждение отрицательного воздействия деятельности человека на земельные ресурсы требует принятия соответствующих мер по их охране и регулированию использования.

Охрана земель - это система государственных и общественных меро-приятий, направленных на рациональное использование земель и защиту их от истощения, разрушения и загрязнения.

Употребляя недоброкачественную воду, дыша отравленным возду-хом, человек немедленно бьет тревогу. Принимаются экстренные меры: приостанавливается вредное производство, создаются дополнительные мощности по очистке сбросов и выбросов. При способности водоемов и атмосферы к быстрому естественному самовосстановлению экологическая обстановка как-то стабилизируется.

Сложнее обстоит дело с землей. Благодаря буферной способности почва способна многие годы аккумулировать в себе загрязняющие вещества, не теряя плодородия и качества. Однако при продолжительном и интенсив-ном поступлении в почву загрязнителей наступает предел, за которым почва уже не в состоянии нейтрализовать их. Тогда резко падает плодородная спо-собность почвы, а сама она становится вторичным загрязнителем грунтовых вод и сельхозпродукции. Следствием этого может быть долговременный вывод земель из сельскохозяйственного оборота плюс колоссальные затраты на реабилитацию почв.

Под загрязнением земель понимается поступление в нее любых жид-ких, твердых, газообразных веществ, микроорганизмов и энергий в количе-ствах, вызывающих изменение состава и свойств почво-грунтов и оказы-вающих вредное воздействие на человека, флору и фауну (химическое, орга-ническое и радиоактивное загрязнение).

Основные источники загрязнения земель:

- средства химизации, применяемые в лесном и сельском хозяйст-ве;

- выбросы промышленности и автотранспорта;

- отходы производства и потребления;

- разлив токсичных веществ при авариях (нефть, нефтепродукты и т.д.);

- атомная энергетика, ядерные испытания;

- деятельность подразделений Минобороны РФ.

Можно выделить несколько путей проникновения загрязняющих веществ в почву, большинство из которых антропогенного характера:

1. Атмосферные осадки: многие химические соединения (газы - оксиды серы и азота), попадающие в атмосферу в результате работы предприятии, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву.

2. Пыль и аэрозоли: твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей.

3. При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений: в сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.

4. С растительным опадом: различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают в почву.

В интересах охраны здоровья людей, окружающей среды и для оцен-ки состояния почв установлены нормативы предельно-допустимых концен-траций вредных химических, бактериологических, паразитарно-бактериальных и радиоактивных веществ в почве.

Пестициды - общепринятое собирательное название химикатов, ис-пользуемых в сельском хозяйстве для защиты растений от вредителей, бо-лезней, сорняков.

С одной стороны, пестициды - одно из важнейших достижений науч-но-технической революции, экономическая эффективность их доказана.

С другой стороны, вследствие биологической активности, токсично-сти, персистентности, кумулятивности ядохимикатов, масштабам их приме-нения (в мире - 1,5 млн. т/год) возросла опасность негативного их воздей-ствия на природную среду.

При систематической перегрузке почв токсикантами буферный меха-низм почв нарушается и непоглощенные почвенным раствором остатки ядов поступают в растения, а через них - в организм животных и людей. Одно-временно пестициды могут загрязнять водоемы, атмосферный воздух, нега-тивно влиять на биоценозы.

Уровень применения пестицидов представлен в табл. 1.

Табл. 1.

Риск загрязнения пестицидами окружающей среды в России на этапе их внесения относительно невелик вследствие невысоких удельных нагрузок на почву. Однако сохраняется потенциальная опасность негативного воздей-ствия их на окружающую среду из-за неудовлетворительного состояния в сельхозпредприятиях материально-технической базы по обращению с ядо-химикатами (более 50 % складских помещений для хранения пестицидов не имеют санитарных паспортов).

Точная оценка влияния пестицидов затруднена в связи с резким сни-жением объемов ведомственного контроля за содержанием токсикантов в сельхозпродукции и почве: в последние годы контролируется не более 1-2 % от засеянных площадей.

III. Заключение

В конце XX века мировая цивилизация вступила в такой этап своего развития, когда на первое место выдвинулись проблемы выживания и самосохранения человечества, сохранения окружающей природной среды и рационального использования природных ресурсов. Современный этап развития человечества обнажил проблемы, вызванные ростом населения Земли, противоречиями между традиционным хозяйствованием и нарастающим темпом использования природных ресурсов, загрязнением биосферы промышленными отходами и ограниченными возможностями биосферы к их нейтрализации. Эти противоречия тормозят дальнейший научно-технический прогресс человечества, становятся угрозой его существования.

Только во второй половине XX века благодаря развитию экологии и распространению экологических знаний среди населения стало очевидным, что человечество является непременной частью биосферы, что покорение природы, бесконтрольное использование ее ресурсов и загрязнение окружающей среды - тупик в развитии цивилизации и в эволюции самого человека. Поэтому важнейшее условие развития человечества - бережное отношение к природе, всесторонняя забота о рациональном использовании и восстановлении ее ресурсов, сохранении благоприятной окружающей среды.

Однако многие не понимают тесной взаимосвязи между хозяйственной деятельностью людей и состоянием окружающей природной среды. Широкое эколого-природоохранное просвещение должно помочь людям в усвоении таких экологических знаний и этических норм и ценностей, отношений и образа жизни, которые необходимы для устойчивого развития природы и общества.

Список литературы

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. М.: ЮНИТИ, 1998.

2. Данилов-Данильян В. И., Лосев К. С. Экологический вызов и устойчивое развитие. М.: Прогресс-Традиция, 2000.

3. Константинов В. М. Охрана природы. М.: Издательский центр «Академия», 2000.

4. Моисеев Н. Н. Человек и ноосфера. М.: Мол. гвардия, 1990.

5. Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие/Орлов Д.С, Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. М.: Высшая шко-ла, 2002.

6. Петров К.М.. Общая экология. Взаимодействие общества и природы. СПб: Химия, 1997.

7. Природопользование: Проб. учеб. для 10-11 кл. профильных шк./Н. Ф. Винокурова, Г. С. Камерилова, В. В. Николина и др. М.: Просвещение, 1995.

8. Природопользование: Учебник. Под редакцией проф. Э.А. Арустамова. М.: Издательский Дом «Дашков и К», 2000.

9. Ситаров В. А., Пустовойтов В. В. Социальная экология. М.: Издательский центр «Академия», 2000.

10. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие. М.: ACADEMA, 2002.

Страницы: 1, 2