2015-08-13
2501
«Очеловечивание» природы, к сожалению, связано с её интенсивным загрязнением. ЗАГРЯЗНЕНИЕ – это все то, что находится не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для Природы, что выводит её из состояния равновесия и отличает от обычно наблюдаемой нормы. Загрязнение может возникать как в результате естественных причин – ПРИРОДНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ, так и под влиянием человеческой деятельности – АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в объекты окружающей среды вредных веществ, ухудшающих их качество, ограничивающих использование, а также негативно влияющих на смежные структуры (почва-вода, почва-воздух, вода-воздух и т.д.).
По своей природе загрязнения могут быть биологическими (проникновение в экосистемы видов животных или растений, чуждых для них и обычно там отсутствующих); биотическими (выделения животных и человека, трупы и пр.); естественными (возникающими в результате естественных катастрофических процессов); механическими (мусор); химическими (скопление химических веществ выше нормы); радиоактивными и др.
Загрязняющие вещества можно условно подразделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые (взвешенные), коллоидные и растворённые загрязнители. Кроме того, по своей природе загрязнители могут быть:
Ø минеральными – обычно представлены песком, глиной, частицами шлака, минеральных солей, растворами кислот, щелочей и т. п. К разряду ми-неральных загрязнителей относится химическое загрязнение окружающей среды пестицидами, неорганическими удобрениями, поверхностно-активны-ми веществами (ПАВ);
Ø органическими – растительными (остатки растений, плодов, овощей, растительное масло и пр.) и животными (физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества, органические удобрения и пр.);
Ø бактериальными и биологическими – вносятся в окружающую среду, главным образом, бытовыми сточными водами, стоками и выбросами некоторых промышленных предприятий (скотобойни, предприятия микробиологического синтеза, производящие гормоны, белковые обогатители, стимуляторы роста и пр.).
И в мире, и в нашей стране признаётся ведущая роль загрязнений атмосферного воздуха. По данным ряда авторов, вклад загрязнений атмосферного воздуха в России составляет от 80 до 90% от суммарного канцерогенного и неканцерогенного риска, связанного с воздействием загрязнений других объектов окружающей среды. Для атмосферы Земли наиболее значимыми химическими загрязнителями являются:
1.Ксенобиотики – вещества и предметы искусственного происхождения, которые имеют конечный срок полезного использования (например, стекло, некоторые виды полимеров, искусственные радиоактивные изотопы, пестициды и пр.), но после этого не разлагаются вообще, или разлагаются очень медленно, загрязняя атмосферу, гидросферу, почву. Для проявления действия ксенобиотиков характерно запаздывание от периода их появления в среде (лаг-период) и определённая иерархичность в соответствии с уровнями организации живого вещества. Лаг-период может быть от нескольких дней до недель, лет, десятилетий и столетий. Эволюционные последствия могут сказываться и спустя тысячелетия.
Долговременная экологическая опасность ксенобиотиков заключается в том, что они из рассеянного состояния концентрируются в биомассе, включая ту, которая служит пищей человеку. Однако насекомые и возбудители инфекционных заболеваний обладают так называемой Г-стратегией и за сравнительно короткие сроки могут адаптироваться к новым для них факторам. Например, за 25 лет (1950-1975) число устойчивых к инсектицидам видов насекомых, наносящих ущерб здоровью и хозяйственной деятельности человека, возросло с 25 до 300. Человек же такой способностью не обладает.
Таким образом, при всей неопределённости последствий насыщения биосферы ксенобиотиками, один результат, безусловно, можно предвидеть: потеря видов и уменьшение биологического разнообразия продолжаются и будут продолжаться, что приводит к упрощению биоценозов с потерей их устойчивости, а в некоторых случаях представляет прямую опасность для человека.
2. Хлораны (фреоны) – вещества, привлекающие своей малотоксичностью и широкими возможностями для использования в качестве хладоагентов, огнетушительных составов и пр., но обладающие активными озоноразрушающими свойствами. Угроза потерять озоновый слой, защищающий землю от ультрафиолетовых лучей солнечного спектра, была настолько реальной, что в 1987 году было достигнуто Международное соглашение – Монреальский протокол, обязывающий все страны мира к 2000 году прекратить производство и использование всех озоноразрушающих веществ.
Вредные для человека вещества – это такие, которые при контакте с его организмом могут вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, влияющие на сроки жизни настоящего и последующих поколений. Вредность веществ относительна, поскольку многие из них человек создал сознательно, для каких-то полезных целей. Наиболее важные из них:
1. Тяжёлые металлы. Среди более 40 подобных элементов, наиболее опасными, способными накапливаться во внешней среде и оказывать токсическое действие, являются ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк. Свободное состояние большинства металлов нетипично для биосферы, но, в результате технологической обработки, большинство из них переводится в геохимически неустойчивую форму, обычно, биологически активную. При этом металлы рассеиваются в окружающей среде в результате трения, коррозии, распыления. В организм человека они попадают через лёгкие, слизистые оболочки, кожу и ЖКТ и являются факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний.
2. Ядохимикаты. Ввиду большой выраженности и неизбежности влияния ядохимикатов (пестицидов) на экосистемы и здоровье человека, их применение должно быть минимально необходимым.
3. Сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ). Эти вещества способны при авариях переходить в атмосферу, вступать в новые химические соединения и вызывать массовое поражение людей. Наиболее распространёнными и опасными СДЯВ являются:
– аммиак – при воздействии очень высоких концентраций может приводить к смерти от сердечной слабости или остановки дыхания;
– гидразин – вызывает бронхит и токсический отёк лёгких. Острое отравление вызывает затемнение сознания, нарушение сердечной деятельности, рвоту. Смерть наступает при явлениях уремии;
– окись углерода – яд гемоглобина. СО вытесняет кислород из оксигемоглобина, снижая концентрацию кислорода в крови до 8% (аноксемия). При действии СО наступает потеря сознания, оцепенение. Смерть наступает при остановке дыхания;
– окись этилена – мутаген, наркотик с сильно специфической ядовитостью. Легко проникает через одежду, обувь, перчатки. В случае острой интоксикации появляется сильная головная боль, затруднение речи, спазм сосудов сетчатки;
– сероуглерод – хроническое воздействие малых концентраций приводит к заболеванию нервной системы, системы крови; при воздействии высоких концентраций – потеря сознания и смерть от остановки дыхания после нескольких вдохов;
– сернистый ангидрид – общее воздействие на организм заключается в нарушении углеводного и белкового обмена, раздражении кроветворных органов, глаз и носоглотки;
– хлор – при воздействии малых и средних концентраций вызывает загрудинные боли, мучительный сухой кашель, одышку. При воздействии высоких концентраций может наступить молниеносная смерть из-за рефлекторного торможения дыхательного центра;
– цианистый водород – вещество общеядовитого действия – ингибитор ферментов дыхательной цепи, практически полностью угнетающий тканевое дыхание. При тяжёлой форме поражения возникают судороги с потерей сознания, параличи, что ведёт к остановке дыхания и сердца;
– окислы азота – преимущественно общеядовитого действия – яды гемоглобина. Токсическое действие протекает в основном по раздражающему и, при высоких концентрациях, по нитритному типу (при контакте с влажной поверхностью лёгких образуются нитриты, поражающие альвеолярную ткань, что ведёт к отёку лёгких и кислородной недостаточности);
– диоксин – нарушает обмен веществ, поражает печень, вызывает атрофию лимфоидной ткани. Развиваются терминальные отёки вокруг глаз, на лице, в грудной полости, появляется угреобразная сыпь на лице, выпадение волос.
Приоритетными загрязнителями окружающей среды в порядке их значимости являются:
Ø предприятия чёрной и цветной металлургии – поставляют в атмосферу, главным образом, пыль, сернистый газ, триокись железа, окись углерода, а коксохимические предприятия этого цикла – значительные количества коксового газа, содержащего большое количество пыли и ароматических соединений (бензол и др.).При воздействии выбросов цветной металлургии отмечается более высокий уровень заболеваемости патологией сердечно-со-судистой системы, чёрной металлургии и энергоносителей – повышение частоты легочной патологии.
Ø энергоносители жилищно-коммунального комплекса (ТЭЦ, ТЭС и пр.) выбрасывают в окружающую среду в больших количествах окислы серы и азота, способные оказывать общетоксическое действие и вызывать заболевания верхних дыхательных путей, а также мелкодисперсную летучую золу, содержащую как естественные радионуклиды (226,228Ra, 210Pb, 210Po, 232Th, 40К), так и тяжелые металлы (никель, хром, кадмий), которые могут приводить к развитию онкологических заболеваний.
Несмотря на проводимые технические мероприятия, суммарный выброс золы в атмосферный воздух от ТЭС и ТЭЦ остается очень высоким: ежегодно они выбрасывает в атмосферу Земли десятки миллионов тонн такой золы. В России на долю ТЭС приходится около 40% всего объема пылевыделений в атмосферу. По имеющимся оценкам, количество вредных веществ, выбрасываемых в воздушную среду за 1 год одной ТЭС, составляет: золы 144 000-154 000 т, сернистого ангидрида 65 000-75 000 т, оксидов азота 25 000-33 000 т, органической пыли 40-60 т.
Ø предприятия химической промышленности – загрязняют воздух продуктами, определяемыми технологией производства и составом исходного сырья. В районах расположения предприятий химической и нефтехимической промышленности имеет место более широкое распространение аллергических заболеваний (дерматиты, астмоидные бронхиты, бронхиальная астма и др.);
Ø промышленность стройматериалов – пыль (цемент), окись углерода, сернистый ангидрид, окислы азота.
В сельской местности источниками загрязнения являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, промышленные комплексы по производству мяса, механические мастерские. Для них характерны устойчивые концентрации аммиака, сероводорода и др. дурнопахнущих газов, пыль минеральных удобрений, пестицидов и пр.
В городах главный источник загрязнения окружающей среды – автотранспорт, являющийся поставщиком 95% содержащейся в атмосферном воздухе окиси углерода, около 65% углеводородов и 30% оксидов азота. В настоящее время в большинстве крупных городов России вклад выбросов автотранспорта в суммарное загрязнение атмосферного воздуха составляет свыше 70% (в Москве – 90%). Предполагается, что значимость автотранспорта в загрязнении атмосферного возраста будет возрастать, т. к. темпы его роста существенно выше, чем промышленного производства.
Как известно, с отработавшими газами автотранспорта в атмосферный воздух поступает до 200 различных компонентов. Только суммарное поступление соединений свинца в атмосферу от автомобильного транспорта на территории России оценивается в 4 000 тонн, что в несколько раз больше, чем от промышленных предприятий. Однако до последнего времени неблагоприятное влияние загрязнения воздуха за счет выбросов автотранспорта связывалось в основном с воздействием окислов азота, окиси углерода, углеводородов и бенз(а)пирена. Исследованиями последних лет в составе выбросов выхлопных газов кроме бенз(а)пирена обнаружены другие канцерогенные вещества, которые обусловливают более высокий вклад в уровень канцерогенного риска.
Примером экологической опасности, проявляющейся чаще всего в региональном масштабе, служит влияние сернистого газа, источником которого являются многие энергетические и промышленные предприятия. В наземных экосистемах события обычно развиваются в следующей последовательности:
· сернистый газ, окисляясь и взаимодействуя с водой, выпадает в виде кислотных дождей;
· кислотные дожди подкисляют почву – увеличивается фитотоксичность почв за счёт увеличения подвижного алюминия, сера закрепляется в почве;
· часть серы сорбируется фульвокислотами – значительно повышается растворимость гумусовых веществ, происходит их вымывание из минеральных горизонтов;
· резко изменяется состав и функции микробиоты: уменьшается масса бактерий, увеличивается масса грибов, среди них появляются фитопатогенные виды;
· блокируется цикл азота на стадии аммиака – подавляется разложение остатков, в лесах усиливается процесс подзолообразования.
В итоге, в сельском хозяйстве устойчиво снижается плодородие почвы, в лесах развивается дигресс лесных биогеоценозов (усыхание древостоев). В то же время, лес – это один из планетарных аккумуляторов живого вещества, покрывающий 30% суши и имеющийся на всех континентах, кроме Антарктиды.
Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха в последние десятилетия привело к возникновению четырёх глобальных экологических эффектов, ставящих под угрозу здоровье и жизнь населения Планеты.
«Парниковый эффект». Углекислый газ действует в атмосфере как стекло в оранжерее, пропуская внутрь солнечную тепловую энергию, но не выпуская её обратно. Тем самым вызывается так называемый «парниковый эффект».
Установлено, что за последние 100 лет концентрация углекислоты в атмосферном воздухе увеличилась с 0,03 до 0,04%. Это привело к повышению температуры воздуха в Антарктиде на 0,5-0,7 °С, а температуры поверхности Земли – на 0,3-0,5 °С. В 1998-2202 г.г. потепление климата шло в 3 раза быстрее, чем за предыдущие 75 лет.
Если этот процесс будет продолжаться такими же темпами, то уже в первой половине нового столетия можно ожидать среднегодового повышения температуры воздуха на Планете на 2-3 °С, что таит опасность усиления таяния огромных материковых ледников Антарктиды и Гренландии, в результате чего уровень Мирового океана может подняться на несколько десятков метров и целые материки окажутся под водой. Правда, есть и более оптимистические прогнозы, предсказывающие повышение уровня Мирового океана до 1,5 м, но от этого не будет легче жителям побережий Мирового океана. Конечно же, резко изменится и климат Земли, что мы уже сейчас ощущаем в полной мере.
Сегодня ледники Северного полюса (Исландии, Гренландии) уже растаяли на 10%. Если так пойдёт дальше, некоторые островные государства к концу XXI века окажутся под водой, а на месте Японии над водой будет лишь возвышаться Фудзияма.
Киотский протокол 1998 года устанавливает квоты на выброс углекислоты в атмосферу. Правда, это не столько научное, сколько коммерческое предприятие, поскольку предполагает торговлю квотами на выброс СО2. Но, при всём при этом, это всё же одна из планетарных мер по ограничению выбросов углекислоты в атмосферу.
Протокол считается жизнеспособным, действующим, если доля выбросов его участников превышает 55%. После выхода из протокола США с 35% выбросов, оставшаяся часть его участников даёт 61% выбросов углекислого газа. Если из него выйдет Россия со своими 17%, то оставшаяся доля станет меньше значимой и протокол потеряет силу. Поэтому «колеблющаяся» Россия играла ключевую роль в его существовании, но саму её, в случае подписания (ратификации) протокола ждут ежегодные многомиллионные штрафы, т. к. все энергоносители жилищно-коммунального комплекса (ТЭЦ и пр.) дают многократно превышающие выбросы углекислоты. Тем не менее, понимая значимость этой меры, Россия всё же ратифицировала Киотский протокол в 2005 году.
«Озоновые дыры». Опасная ситуация складывается в связи с истончением озонового слоя и появлением над Антарктидой и другими районами земного шара так называемых «озоновых дыр». Озоновый слой предохраняет всё живое на Земле от губительного действия коротковолновых ультрафиолетовых лучей солнечного спектра и космических лучей.
Появившаяся в начале 70-х г.г. над Антарктидой маленькая «озоновая дыра», сегодня охватывает уже территорию в 10 млн. км2. Такая же по площади дыра – над Северным полюсом. Появились громадные «озоновые дыры» над многими странами Европы, Россией, Казахстаном, промышленными регионами США, Канады, Японии, Австралии. Полагают, что «выедание» озона связано с загрязнением атмосферы углекислым газом, окислами азота и, особенно, фреонами, широко применяющимися в химической промышленности. «Выжигается» озон и при запусках ракет.
Если тенденция расширения «озоновых дыр» сохранится, то это грозит развитием у животных и человека мутаций, увеличением числа раковых заболеваний и, возможно, экологической катастрофой, связанной с невозможностью защититься от бактерицидных ультрафиолетовых и космических лучей. Отмечено, что с появлением «озоновых дыр» связано резкое учащение мощных лесных пожаров.
«Кислотные дожди». С начала семидесятых годов прошлого столетия проблема «кислотных дождей» включена в перечень наиболее острых экологических проблем.
Суть вопроса в том, что миллионы тонн диоксида серы (SO2) и двуокиси азота (NO2), выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди с нейтральной рН = 5,6-5,7, в слабый раствор кислот. Уменьшение рН на одну единицу означает увеличение кислотности в 10 раз, на две – в 100 раз и т.д. Мировой рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри, где в 1974 году выпал дождь с рН = 2,4 (это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса). «Кислотные дожди» губят, прежде всего, флору, но часто и фауну в водоёмах.
«Токсические» и «фотохимические» туманы. Сам по себе, туман не опасен для человеческого организма. Губительным он становится при чрезмерном загрязнении токсическими примесями. При определённых сочетаниях погодных факторов, чаще наблюдающихся с октября по февраль месяцы, наступает состояние атмосферы, характеризующееся отсутствием как вертикальной, так и горизонтальной подвижности воздуха в приземном слое («температурная инверсия»), приводящее к скоплению газов в местах их промышленных выделений.
Так, в декабре 1952 года Лондон в течение 4 дней оказался окутанным почти непроницаемым туманом, чему способствовали низкая температура и полное отсутствие ветра. Произошло резкое увеличение содержания в воздухе сернистого газа. За время стояния тумана («смога»), количество случаев смерти среди населения возросло до 2800 человек в день, тогда как в обычные дни – 750 - 950, что приблизилось к смертности, которая наблюдалась во время холерной эпидемии в 1866 году. Особенно высока была смертность среди детей раннего возраста и лиц старше 55 лет, причём, она в основном была связана с болезнями дыхательной и сердечно-сосудистой систем.
Разновидностью «токсического тумана» является «фотохимический туман», который периодически появляется над крупными городами с интенсивным движением автотранспорта в тёплое время года. Он возникает вследствие фотохимического превращения под действием солнечных лучей смеси углеводородов и окислов азота, поступивших в воздух с автомобильными выбросами, в фотооксиданты, значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения. При сопутствующей температурной инверсии, скопление этих токсических веществ создаёт эффект «токсического тумана». «Фотохимический туман» сопровождается неприятным запахом, резко снижается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, возникает удушье, обостряются легочные заболевания, бронхиальная астма. Как правило, «фотохимический туман» наблюдается ранним утром, т.к. прогрев почвы солнечными лучами приводит воздух в движение и ликвидирует «смог».
Основными источниками загрязнения водоёмов являются промышленные и фекально-бытовые сточные воды. В свою очередь, промышленные сточные воды по характеру своего образования подразделяются на три вида:
– производственные сточные воды, получаемые в результате непосредственного использования воды в технологическом процессе в качестве реагента, растворителя и т. п. Эти воды загрязнены теми химическими веществами, которые используются в технологическом процессе;
– сточные воды от вспомогательных операций и процессов, образующиеся при поверхностном охлаждении технологического оборудования, силовых агрегатов. Обычно они не загрязнены, но имеют высокую температуру;
– сточные воды от подсобных и обслуживающих цехов – они могут быть загрязнены самыми различными веществами и в разной степени.
Фекально-бытовые сточные воды образуются в результате использования населением водопроводной воды для удовлетворения культурно-быто-вых и физиологических потребностей и последующего поступления использованной воды в канализационную сеть через санитарно-технические приборы. К бытовым стокам относится также сток с территории населённых пунктов, промплощадок, сельхозполей, который складывается из дождевых, талых и поливочно-моечных вод. Помимо грязи, мусора и других неорганических и органических ингредиентов, поверхностный сток с сельхозполей и животноводческих комплексов выносит в водоёмы жидкий навоз, минеральные удобрения, пестициды, регуляторы роста растений и пр. биологические загрязнители. Характерной особенностью поверхностных стоков, особенно в сельской местности, является рассредоточенное и нерегулируемое поступление их в водные объекты на обширных территориях, исключающее возможность проведения санитарно-технических мероприятий.
Водный транспорт является активным поставщиком фекальных (фановых), хозяйственно-бытовых и подслановых (получаемых в машинных отделениях) вод. Одни из них характеризуются высокой эпидемиологической опасностью, другие несут примеси нефтепродуктов, тетраэтилсвинца и др. загрязнителей. Именно маломерный флот (катера, лодки, яхты и пр.) стал сегодня наиболее серьёзным загрязнителем водоёмов.
