При ситуации дефицита пресной воды особенно остро стоит проблема самоочищения загрязненных водоемов: при сбросе вредных веществ появляются различные взвеси и растворы.

Органические вещества окисляются и выделяют теплоту, образуются углекислый газ и вода – так водоем очищается от органических веществ, но содержание кислорода в нем стремительно падает. При полном его израсходовании начинают размножаться анаэробные организмы, в то время как все аэробные погибают. Самоочищение при этом прекращается, начинается разложение органических веществ, а оно сопряжено с образованием веществ ядовитых (аммиак, метан и сероводород). Так, водоем становится «мертвым».

Способы борьбы

Для борьбы с глобальным загрязнением окружающей среды необходимо минимизировать использование ядовитых пестицидов. Эффективным также будет малоотходное, а в идеале – безотходное производство.

Налаживание производства позволит сократить рецидив несанкционированного выброса вредных веществ.

Необходим подробный мониторинг ситуации на всех уровнях – для выбросов существуют нормы, которые ни в коем случае нельзя превышать.

Но самое главное: изменение должно произойти в сознании человека, которому следует научиться бережно относиться ко всему тому, чья чистота является залогом его собственной жизни.

Научно-технический прогресс, определяющийся множеством социально-экономических, научно-технических и других факторов, привел к значительному увеличению в использовании природных ресурсов. Одновременно увеличились и выбросы загрязняющих веществ. При этом наиболее опасным является тот факт, что в процессе производственной деятельности стали вырабатываться такие вещества, которые самой природой ранее не вырабатывались. Эти загрязнители, поступая в окружающую среду, долгие годы не перерабатываются за счет естественного круговорота, накапливаются в почве, воде и воздухе и представляют серьезную угрозу для растительного и животного мира, в том числе и для здоровья человека.

Экологическая нагрузка на окружающую среду особенно резко возросла за последнее столетие. В 20 веке численность населения увеличилась с 1,5 до 6 млрд. человек. Одновременно произошло и значительное увеличение потребления природных ресурсов.

Так, например, если до 1900 г. человечеством было использовано до 150 мрд. тонн и натуральных природных ресурсов, через 70 лет эта величина составила 250 мрд. тонн, а в конце 20 столетия превысила 450 мрд. тонн.

Производство электроэнергии за последнее столетие увеличилось более, чем в 1000 раз, а так как около 80% электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, то соответственно возросла и добыча топливных ресурсов.

С ростом промышленности и процессом урбанизации тысячи квадратных километров ежегодно теряются из сельскохозяйственного круговорота. В то же время с меньших площадей требуется получать повышенные урожаи сельскохозяйственной продукции, что не может не привести к серьезному истощению сельскохозяйственных угодий.

Указанное выше настолько серьезно повлияло на баланс веществ в природе, что в отдельных регионах уже всерьез можно говорить об экологической катастрофе. Поэтому, чтобы не произошла экологическая катастрофа в глобальном масштабе, человечество наряду с потреблением природных ресурсов должно направлять максимальные усилия на защиту и восстановление окружающей среды.

Загрязнение окружающей среды – это процесс нежелательных потерь природного сырья, энергии, труда и средств, превращение сырья и оборудования в безвозвратно потерянные отходы, рассеивание их в биосфере.

Загрязнение – это следствие необратимых разрушений, как отдельных компонентов экосистемы, так и биосферы в целом.

В результате загрязнения происходит снижение плодородия почвы, снижение продуктивности водоемов, ухудшение химического состояния воздушной среды. Оно в значительной степени отражается и на моральном состоянии человека и его здоровье.

Поэтому защита окружающей среды от загрязнений является одной из основных задач в проблеме рационального природопользования.

К основным источникам промышленного загрязнения окружающей среды можно отнести транспорт и промышленные установки, но не малую роль играют энергетические установки, коммунально-бытовое хозяйство городов и в определенной степени сельское хозяйство.

Транспорт является самым крупным загрязнителем окружающей среды. В процессе работы двигателя отработавшие газы выбрасываются непосредственно в атмосферу.

С этими газами в воздушную среду поступают такие вредные соединения как угарный газ, оксиды и диоксиды серы и азота, тяжелые углеводороды, тяжелые металлы, сажа и пыль с масляной эмульсией.

Угарный газ при концентрации около 200 мг/м3 вызывает первые признаки отравления. Он воздействует на нервную систему, вызывая удушение.

Диоксид серы при концентрации 20-30 мг/м3 оказывает заметное влияние на слизистую оболочку глаза и дыхательные пути.

Оксиды серы при контакте с водой образуют сернистую кислоту, которая выпадает на землю в виде кислотных дождей. Она опасна для растительности и, в первую очередь, для хвойных пород, приводя их к гибели. Оксиды серы ускоряют коррозию металлов.

Оксиды и диоксиды азота во влажном воздухе образуют азотную кислоту, которая, выпадая на землю в виде дождя, влияет на земельный покров и осаждается в сельскохозяйственной продукции в виде нитратов. Особенно опасны соединения оксидов азота с тяжелыми углеводородами. Отравление человека начинается с кашля. Образующиеся кислоты могут привести к отеку легких.

Углеводороды и, в первую очередь, тяжелые, как- то бензопирен, сажистые соединения и гудроны обладают канцерогенными свойствами, вызывая раковые заболевания.

Легкие углеводороды в виде паров бензина и дизельного топлива в малых дозах обладают наркотическими свойствами, но при длительном воздействии человек ощущает головную боль, головокружение, неприятное ощущение в горле.

Соединения свинца влияют на содержание гемаглобина в крови, приводят к заболеванию дыхательных путей и мочеполовых органов.

Тонкодисперсная пыль с размерами частиц от 0,1 до 1 мм легко проникает в легкие человека. Особенно опасны маслянистые туманы и пыль производственных источников, которая может адсорбировать фтористые соединения, хлор и другие высокотоксичные вредные вещества.

В процессе технической эксплуатации и ремонта транспортных средств в результате стока или слива рабочих жидкостей и масел происходит загрязнение почвы. Эти вредные жидкости с дождями при таянии снега или с поливочной водой поступают в водоемы.

Ежегодно в мировой океан поступает до 10000000 тонн нефти и нефтепродуктов, из которых на долю промпредприятий и транспорта приходится до 40%.

Наличие на поверхностях воды нефтяной или масляной пленки ухудшает газообмен между воздухом и водой, что приводит к снижению концентрации кислорода в воде и, как следствие, ухудшению состояния флоры и фауны, гибели рыб и птиц.

Загрязнение природы происходит также и от предприятий транспорта и в целом от всей транспортной инфраструктуры. В районах крупных железнодорожных станций и автохозяйств загрязнение поверхности земли осуществляется и различными механическими примесями. К ним можно отнести золу, шлак, строительные материалы, металлическую, пластмассовую и древесно-волокнистую пыль. Территории транспортных хозяйств часто захламляются бытовым мусором и производственными отходами. В них могут находится и наиболее опасные и вредные вещества, такие как свинец, кадмий, ртуть. Земля в районе железнодорожных станций пропитана различными ядохимикатами, креозотом и нефтепродуктами, что превращает районы, прилегающие к станциям, в зоны экологического бедствия.

Роль промышленных предприятий в деле загрязнения биосферы не менее существенна, но, в отличие от транспорта, стационарные источники выброса вредных веществ легче контролировать.

Для работы любого промышленного предприятия постоянно требуются природные ресурсы в виде сырья и топлива, электроэнергия, чистая вода, кислород.

В результате производственных процессов, наряду с основной продукцией, на предприятиях образуются существенные потери материалов, отходы сырья и продукции, а также сточные загрязненные воды, выбросы в атмосферу и энергетические загрязнители.

Наиболее крупными промышленными загрязнителями окружающей среды являются предприятия металлургического, химического и нефтеперерабатывающего профиля.

Так, в частности, при плавке 1 тонны металла, в атмосферу выбрасывается до 1000 м3 колошникового газа, содержащего СО, SO2, NOx, пары масел, SiO2, CaO, Al2O3, MgO, FenOn и C.

Примерно такой же состав вредных газов выделяется и при электродуговой сварке.

В цехах машиностроительных заводов выделяется пыль, содержащая кислотные и масляные аэрозоли, оксиды углерода и серы, пары аммиака и цианистого водорода. Концентрация пыли в воздухе по отдельным участкам доходит до 7 г/м3 воздуха, а среднее содержание кислот составляет 2,5 г/м3.

В пересчете на тонну продукции выброс пыли составляет 200 г/т, при этом на долю мелкодисперсной приходится до 80%.

При обработке дерева, пластика, графита и других не металлических материалов, в пересчете на один станок, в среднем выделяется до 1000 г пыли в час.

В сварочных цехах в пересчете на 1 кг электродов образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1,5 г оксидов C и N.

В окрасочных цехах в воздух помещений поступают пары растворителей и окрасочных аэрозолей, общая концентрация которых доходит до 400 мг/м3.

Так как выбросы вредных веществ происходят в районе расположения предприятия, то на прилегающей территории образуются значительные загрязнения окружающей среды.

На территориях предприятий образуются сточные воды, которые можно разделить на три группы:

бытовые сточные воды, которые образуются при эксплуатации на предприятиях душевых, столовых, туалетов и прачечных. Эта вода отправляется на станции очистки.

поверхностные сточные воды, которые образуются в результате смыва территории дождями, талыми водами и поливочной водой. Основными примесями в ней являются твердые частицы любого происхождения, нефтепродукты, химические соединения и пр.

производственные воды, которые используются в технологических циклах.

В целом, по предприятиям, объем очищаемой воды составляет примерно 10%. Поэтому предприятиям задается величина предельно допустимого сброса вредных соединений и устанавливается повышенная оплата как за сверхнормативный сброс загрязненной воды, так и за повышенное использование чистой воды из системы водоснабжения города.

Выбросы в атмосферу и сброс загрязненной воды от промышленных предприятий и транспорта в значительной степени влияют на состояние прилегающих к территориям предприятий и магистральных дорог земельных угодий.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами в совокупности с сернистыми загрязнениями приводит к образованию технологических пустынь. Наиболее чувствительны к таким загрязнениям породы хвойных лесов, березы, дуба, бука. При содержании в 1 кг почвы 2-3 г свинца приводит почву к омертвлению. В то же время в районах крупных автомобильных дорог и железнодорожных станций содержание в почве свинца достигает 10-15 г на 1 кг.

При вывозе отходов на необорудованные свалки возникает реальная угроза загрязнения поверхности и грунтовых вод. Грунтовые воды, в результате взаимодействия с загрязненной почвой, закисляются и несут с собой соединения различных, вредных веществ.

Под строительство транспортной инфраструктуры и промышленных объектов требуется изъятие значительных земельных площадей. На этой территории нарушаются естественные стоки воды, меняется характер почвенного слоя и нарушается естественное природное равновесие.

Помимо перечисленного, транспорт и промпредприятия создают и энергетическое загрязнение окружающей среды, к которым относятся избыточное тепловыделение, шум, вибрация, электромагнитные волны и ионизирующее излучение.

Повышенные тепловые выбросы приводят к повышенному испарению влаги, образованию туманов, снижению числа солнечных дней. В результате этого происходит повышение среднегодовой температуры в атмосфере земли. За последние 50 лет она уже повысилась на 1,3 ˚С. Это, в конечном итоге, сказывается на усиленном таянии ледников и полярных льдов, что сказывается на повышении уровня мирового океана. Анализ выбросов теплоты показывает, что в промышленных городах имеются районы, где тепловыделения составляют от 10 до 200 Вт/м2. В этих районах образуются устойчивые пространственные острова теплоты, в которых температура воздуха на 1-1,5 ˚С превосходит равновесную естественную температуру воздуха в среднем по городу. В этих зонах наиболее вероятны выпадения туманов, облачности и выпадения пригородных осадков. А так как во влажном воздухе увеличивается содержание оксидов серы и азота, то вероятны и выпадения кислотных дождей. Они снижают плодородие почвы, ухудшают здоровье людей, разрушают металлические конструкции за счет быстрой коррозии и отрицательно воздействуют на растительный и животный мир.

Поступление теплоты в водоемы приводит к повышению их температуры, снижению в воде концентрации кислорода, углекислого газа и азота, что в свою очередь отрицательно сказывается на водной флоре и фауне.

Шум в окружающей среде создается одиночными или комплексными источниками, к которым относятся транспорт, техническое оборудование промпредприятий и др.

Шум в городах в настоящее время часто превышает нормы на 10-25 дБ, что влияет на нервную систему человека, приводит к быстрой утомляемости, потере сна, а при повышенных уровнях шума в некоторых производственных процессах – к ранней глухоте.

Вибрация возникает в результате работы технического оборудования ударного действия, перемещения тяжелых транспортных средств и работы крупного энергетического оборудования. Вибрация распространяется через грунт и влияет на фундаменты зданий, вызывая их осадку и разрушение, приводит к образованию оползней. Особенно заметно влияние вибрации во влажных грунтах и в песке.

Вибрация вызывает раздражение у человека, снижает его работоспособность, а при постоянном каждодневном воздействии ведет к серьезным заболеваниям. В зависимости от источника и состояния грунта вибрация может распространяться от 50 до 200 м.

Электромагнитные поля от антропогенных источников возникает на радиотехнических, телевизионных и локационных объектах, в электротермических цехах, установках СВЧ, а также на высоковольтных подстанциях и вдоль линий высокого напряжения. Зона влияния электромагнитных волн достигает до 100-150 м.

Электромагнитные поля влияют на нервную систему человека, вызывая головные боли, повышенную утомляемость, ухудшение памяти и нарушение сна.

Загрязнение окружающей среды представляет собой , которую регулярно обсуждают в новостях и научных кругах. Создано множество международных организаций, направленных на борьбу с ухудшением природных условий. Учёные давно бьют тревогу о неминуемости в самое ближайшее время.

На данный момент о загрязнении окружающей среды известно многое – написано большое количество научных работ и книг, проведены многочисленные исследования. Но в решении проблемы человечество продвинулось совсем незначительно. Загрязнение природы по-прежнему остаётся важным и актуальным вопросом, откладывание которого в долгий ящик может обернуться трагично.

История загрязнения биосферы

В связи с интенсивной индустриализацией общества загрязнение окружающей среды особенно обострилось в последние десятилетия. Однако, несмотря на этот факт, природное загрязнение является одной из самых древних проблем в истории человечества. Ещё в эпоху первобыта люди начали варварски уничтожать леса, истреблять животных и изменять ландшафт земли для расширения территории проживания и получения ценных ресурсов.

Уже тогда это приводило к изменению климата и другим экологическим проблемам . Рост народонаселения планеты и прогресс цивилизаций сопровождался усиленной добычей полезных ископаемых, осушением водоёмов, а также химическим загрязнением биосферы. Промышленная революция ознаменовала не только новую эру в общественном укладе, но и новою волну загрязнения.

С развитием науки и техники учёные получили инструменты, с помощью которых стал возможным точный и подробный анализ экологического состояния планеты. Метеосводки, контроль химического состава воздуха, воды и почвы, спутниковые данные, а также повсеместно дымящие трубы и нефтяные пятна на воде говорят о том, что проблема стремительно усугубляется с расширением техносферы. Недаром появление человека называют главной экологической катастрофой.

Классификация загрязнений природы

Существует несколько классификаций загрязнений природы, основанных на их источнике, направленности, других факторах.

Итак, выделяют следующие виды загрязнения окружающей среды:

• Биологическое – источником загрязнения являются живые организмы, оно может происходить по естественным причинам или в результате антропогенной деятельности.
• Физическое – приводит к изменению соответствующих характеристик окружающей среды. К физическому загрязнению относят тепловое, радиационное, шумовое и другие.
• Химическое – увеличение содержания веществ или их проникновение в окружающую среду. Приводит к изменению нормального химического состава ресурсов.
• Механическое – загрязнение биосферы мусором.

В действительности один вид загрязнения может сопровождаться другим или несколькими сразу.

Газообразная оболочка планеты является неотъемлемым участником природных процессов, определяет тепловой фон и климат Земли, защищает от губительной космической радиации, влияет на рельефообразование.

Состав атмосферы менялся в течение всего исторического развития планеты. Сложившаяся сегодня ситуация такова, что часть объёма газовой оболочки определяется хозяйственной активностью человека. Состав воздуха неоднороден и отличается в зависимости от географического положения – в индустриальных районах и крупных городах высокий уровень вредных примесей.

• химические заводы;
• предприятия топливно-энергетического комплекса;
• транспорт.

Эти загрязнители являются причиной содержания в атмосфере тяжёлых металлов, таких как свинец, ртуть, хром, медь. Они – постоянные компоненты воздуха в промышленных зонах.

Современные электростанции ежедневно выбрасывают в атмосферу сотни тонн углекислого газа, а также сажу, пыль и золу.

Увеличение числа автомобилей в населённых пунктах привело к повышению концентрации целого ряда вредных газов в воздухе, которые входят в состав машинного выхлопа. Из-за антидетонационных присадок, добавляемых к транспортному топливу, происходит выброс больших количеств свинца. Автомобили вырабатывают пыль и золу, которые загрязняют не только воздух, но и почву, оседая на земле.

Атмосферу также загрязняют очень токсичные газы, которые выбрасываются предприятиями химической промышленности. Отходы химзаводов, например, оксиды азота и серы, являются причиной и способны вступать в реакции с компонентами биосферы с образованием других опасных производных.

В результате человеческой деятельности регулярно происходят лесные пожары, во время которых происходит выброс колоссальных количеств диоксида углерода.

Почва – это тонкий слой литосферы, образовавшийся в результате природных факторов, в котором протекает большая часть процессов обмена между живыми и неживыми системами.

Из-за добычи природных ископаемых, горнопромышленных работ, сооружения зданий, дорог и аэродромов уничтожаются масштабные площади почв.

Нерациональная хозяйственная деятельность человека стала причиной деградации плодородного слоя земли. Изменяется его естественный химический состав, происходит механическое загрязнение. Интенсивное развитие сельского хозяйства приводит к существенным потерям земель. Частое вспахивание делает их уязвимыми перед затоплениями, засолениями и ветрами, что является причиной эрозии почвы.

Обильное применение удобрений, инсектицидов и химических ядов для уничтожения вредителей и очищения от сорняков приводит к попаданию в почву неестественных для неё токсичных соединений. В результате антропогенной деятельности происходит химическое загрязнение земель тяжёлыми металлами и их производными. Основным вредным элементом является свинец, а также его соединения. При переработке свинцовых руд выбрасывается около 30 килограммов металла с каждой тонны. Автомобильный выхлоп, содержащий большое количество данного металла, оседает в почве, отравляя обитающие в ней организмы. Сливы жидких отходов с рудников заражают землю цинком, медью и другими металлами.

Электростанции, радиоактивные осадки от ядерных взрывов, научно-исследовательские центры по изучению атомной энергии являются причиной попадания в почву радиоактивных изотопов, которые потом поступают в организм человека с продуктами питания.

Сконцентрированные в недрах земли запасы металлов рассеиваются, как следствие производственной активности человека. Потом они концентрируются в верхнем слое почвы. В древности человек использовал 18 элементов, из находящихся в земной коре, а сегодня – все известные.

На сегодняшний день водная оболочка земли загрязнена намного больше, чем можно представить. Нефтяные пятна и плавающие на поверхности бутылки – это лишь то, что можно увидеть. Значительная часть загрязнителей находится в растворённом состоянии.

Порча воды может происходить естественным образом. В результате селей и паводков из материковой почвы вымывается магний, который попадает в водоёмы и наносит вред рыбам. В результате химических превращений в пресные воды проникает алюминий. Но естественное загрязнение составляет пренебрежимо малую долю по сравнению с антропогенным. По вине человека в воду попадают:

• поверхностно-активные соединения;
• пестициды;
• фосфаты, нитраты и другие соли;
• лекарства;
• нефтепродукты;
• радиоактивные изотопы.

Источниками этих загрязнителей являются фермерские хозяйства, рыбный промысел, нефтяные платформы, электростанции, предприятия химической промышленности, канализационные стоки.

Кислотные дожди, которые также являются результатом человеческой деятельности, растворяя грунт, вымывают тяжёлые металлы.

Помимо химического существует физическое, а именно – тепловое. Больше всего воды применяется в производстве электроэнергии. Тепловые станции используют её для охлаждения турбин, а отработанная нагретая жидкость сливается в водоёмы.

Механическое ухудшение качества воды бытовыми отходами в населённых пунктах приводит к сокращению мест обитания живых существ. Некоторые виды гибнут.

Загрязнённая вода – основная причина большинства заболеваний. В результате отравления жидкости погибает множество живых существ, страдает экосистема океана, нарушается нормальное протекание природных процессов. Загрязнители в конечном счёте попадают в организм человека.

Борьба с загрязнением

Во избежание экологической катастрофы борьба с физическим загрязнением должна быть первостепенной задачей. Проблема должна решатся на международном уровне, потому что у природы нет государственных границ. Для предупреждения загрязнения необходимо вводить санкции предприятиям, выбрасывающим отходы в окружающую среду, налагать крупные штрафы за размещение мусора в неположенном месте. Стимуляция к соблюдению норм экологической безопасности также может быть осуществлена финансовыми методами. Такой подход доказал свою эффективность в некоторых странах.

Перспективным направлением по борьбе с загрязнением является применение альтернативных источников энергии. Использование солнечных батарей, водородного топлива и других сберегающих технологий позволит уменьшить выброс токсичных соединений в атмосферу.

К другим методам борьбы с загрязнением можно отнести:

• строительство очистных сооружений;
• создание национальных парков и заповедников;
• увеличение количества зелёных насаждений;
• контроль численности населения в странах третьего мира;
• привлечение внимания общественности к проблеме.

Загрязнение окружающей среды представляет собой масштабную мировую проблему, решить которую возможно лишь при активном участии каждого, кто называет планету Земля своим домом, иначе экологическая катастрофа будет неминуема.

Тема 3.

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 (SО 2 ; NО х, СО – окись углерода, и в меньшем количестве – другие вещества). Крупный загрязнитель атмосферы – химическое производство (кроме SО 2 ; NО х 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/м 3) содержание SО 2 в воздухе, например, при аварийных ситуациях, может привести к резкому сужению дыхательных путей, и человек задохнется. Уже при содержании 1,5 мг/м 3 SО 2 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.

Опустынивание земель

Опустынивание земель происходит вследствие их нерационального хозяйственного использования. Из-за чрезмерной антропогенной нагрузки почвы засоляются, пески оголяются и приходят в движение, пастбища теряют биологическую продуктивность. Масштабы и степень опустынивания зависят от соотношения интенсивности естественных и антропогенных факторов.

Сегодня интенсивные процессы опустынивания земель отмечаются в большей части на территориях Калмыкии, Дагестана, Астраханской, Волгоградской, Ростовской (Сальская степь) областей, Алтайского края (Кулундинская степь), Тувы, а также в Краснодарском и Ставропольском краях.

Техногенное загрязнение

Промышленное загрязнение почв идет в основном через атмосферу путем осаждения паров, аэрозолей, пыли или растворенных примесей с дождем и снегом. Основная доля ЗВ попадает в воздух из дымовых труб заводов и вентиляционных каналов, большая часть их осаждается вблизи предприятий (1-2 км), некоторая часть тяжелых металлов передвигается далее и выпадает в пределах 3-4 км и даже до 8 км. Значительно меньше газопылевых выбросов поглощается почвой в зоне 10-50 км. Протяженность зоны интенсивного загрязнения и направление движения потока загрязняющих веществ зависят от скорости и частоты ветров данного румба (розы ветров), высоты труб, дисперсности частиц и плотности вещества, рельефа территории, растительного покрова.

Пыль с высоким содержанием ЗВ с территорий завода, трассы, по которой перевозят руду или концентрат, с отвалов отходов производства ит. п., легко, особенно в сухое время года, переносится ветром на прилегающие территории и захватывается воздушными потоками, уносящими пыль на несколько километров. Ливневые потоки размывают и уносят грунт, покрывающий территорию завода и содержащий значительные количества токсических компонентов.

Любой ущерб, наносимый почве как части биогеоценоза, отрицательно сказывается на всем комплексе природных условий территории. Для почвы существует определенная взаимосвязь между видами химических загрязняющих веществ и пространственно-временными последствиями загрязнения. В случае промышленного загрязнения тяжелыми металлами и бенз(а)пиреном, поступающими с газопылевыми выбросами, основное накопление указанных ЗВ локализуется в районе действия источника выбросов на расстоянии от 1-5 км

Рис. 4.1.

(ближняя зона), где концентрации могут превышать фоновые уровни на 1-2 порядка. По мере удаления от источника загрязнения содержание металлов уменьшается и на расстоянии 15-20 км приближается к фоновому уровню. Глубина проникновения тяжелых металлов в загрязненных почвах обычно не превышает 20 см, но при сильном загрязнении может достигать 150 см.

Выбросы от автотранспорта обнаруживаются на расстоянии 200-500 м от автомагистрали. Для складирования твердых отходов, для разливов нефти и нефтепродуктов также характерно локальное загрязнение до 1-2 км от источника.

Вторичное загрязнение почв, связанное с переносом ЗВ с поверхности почв в атмосферу и выпадением на поверхности земли, в сочетании с промышленным загрязнением, является главной причиной регионального и глобального загрязнения почв.

Конечно, почва обладает значительной буферностью по отношению к ЗВ, но существуют определенные пределы и уровни техногенного воздействия на окружающую среду, превышение которых приводит к необратимым последствиям (рис. 4.1).