Проблема техногенного загрязнения

Наиболее ощутимым в смысле воздействия на среду обитания человека и достаточно хорошо изученным можно считать загрязнение ОС. Оно непосредственно связано с научно-техническим прогрессом и отражает негативные для природы аспекты этого прогресса, последствия

антропогенной деятельности.

Главная опасность антропогенного фактора нашего времени - внесение в круговорот веществ, несвойственных природе, разрывающих замкнутый цикл или искажающих процесс круговорота веществ. Вредные воздействия могут происходить не только от введения в круговорот чуждых природе веществ (яды, убивающие редуцентов, вредное воздействие на развитие продуцентов, разрыв в цепи консументов и т. д.), но и введение в круговорот энергий, количественно несвойственных природе в целом или конкретному сезону.

Загряsпение ОС - ото любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии и информации с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы.

Загрязнение можно рассматривать как более или менее обратимое изъятие какой-либо части окружающей среды (чистой воды, чистого воздуха, возделанной земли, продуктов питания, полноценных биологических сообществ) и в связи с этим лишения какой-то части здоровья и благополучия людей.

Академик А.В. Сидоренко указывает три основные причины загрязнения и разрушения ОС и истощения природных ресурсов в результате антропогенной деятельности: 1) из-за простого нарушения количественного равновесия между потребностью в природных ресурсах и фактическим их изъятием из естественного круговорота; 2) из-за чрезмерного техногенного воздействия на природную среду, превышающего критические пороги антропогенной нагрузки на данный природный комплекс; 3) из-за игнорирования или нарушения экологических принципов в извлечении и воспроизводстве природных ресурсов.

Разнообразные виды вмешательства человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим категориям загрязнений:

- ингредиентное загрязнение, или внесение химических веществ, которые количественно или качественно чужды естественным системам;

- параметрическое (физическое) загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды (к нему относят тепловое, звуковое, шумовое, радиационное, световое, электромагнитное);

- биоценотическое загрязнение, которое заключается в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов, населяющих экосистему;

- стациально-деструкционпое загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования, обусловленном интересами человека.

Выбросы в ОС классифицируются по агрегатному состоянию и по массовому выбросу. По агрегатному состоянию различают газо- и парообразные, жидкие, твердые и смешанные выбросы, По массовому выбросу выделяют шесть групп: менее 0,01; 0,01-0,1; 0,1-1,0; 1,0-10; 10-100; свыше 100 т/сутки.

По своему происхождению промышленные загрязнения могут быть механическими, химическими, физическими и биологическими.

Механические - пыль в воздухе, твердые частицы и разнообразные предметы в воде и почве.

Химические - всевозможные газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, попадающие в атмосферу и гидросферу и вступающие во взаимодействие с ОС.

Биологические - это виды организмов, появившиеся при участии человека и наносящие вред ему или живой природе.

Источники загрязнений ОС: сосредоточенные (точечные) и рассредоточенные. К точечным относятся дымовые и вентиляционные трубы, шахты и т. п., к рассредоточенным - фонари цехов, ряды близко расположенных труб, открытые склады и т. п. Источники загрязнения могут быть также непрерывного и периодического действия.

Отрицательно влияя на ОС, загрязнения, в свою очередь, могут подвергаться определенному воздействию ОС. Различают стойкие (неразрушимые) загрязнения и разрушаемые под действием природных химико-биологических процессов.

Загрязнение можно считать комплексом «помех» в экосистемах, которые воздействуют на потоки вещества, энергии и информации в пищевых (энергетических) цепях. При этом, в отличие от естественных, антропогенные «помехи» часто ведут не к отбору наиболее приспособленных особей, а к массовому вымиранию организмов.

Источники техногенных эмиссий. Источниками большей части техногенных эмиссий загрязнений являются термохимические процессы в энергетике - сжигание топлива, а также связанные с ним термические и химические процессы и утечки.

Сопутствующие реакции, определяющие эмиссию других загрязнителей, связаны с содержанием примесей в топливе, термоокислением азота воздуха и вторичными реакциями, происходящими уже в окружающей среде. Все перечисленные реакции сопровождают работу тепловых станций, промышленных печей, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и реактивных двигателей, процессы металлургии, обжига минерального сырья и т.п. Энергетика, причем не только атомная, помимо химического и теплового является также источником радиационного и др.видов загрязнений.

Указанные процессы обусловливают до 85% химического загрязнения атмосферы, до 35% наиболее токсичного загрязнения поверхности земли и поверхностных вод, а также частично радиационное загрязнение. Наибольший вклад в энергетически зависимое загрязнение среды вносят теплоэнергетика и транспорт. Электростанция мощностью 1000 МВт, работающая на угле, ежегодно выбрасывает в атмосферу 36 млрд м³ отходящих газов, 100 млн м³ пара, 360 тыс. т золы и 5 млн м³ сточных вод с содержанием примесей от 0,2 до 2 г/л.

Также в твердых, жидких и газообразных отходах ТЭС содержатся углеводороды, сульфаты, хлориды, фосфаты, фтористые соединения, соли тяжелых металлов. В среднем в топливной теплоэлектроэнергетике на одну тонну условного топлива приходится до 150 кг загрязнителей воздуха, воды и земли (не считая ССЬ и паров воды). Всего ТЭС мира выбрасывают за год около 700 млн. т загрязнителей различных классов опасности, в том числе около 400 млн. т аэрополлютантов. Данный уровень почти не изменился за последние 20-25 лет, несмотря на то, что мощность энергетики за то же время увеличилась на 35%. Это достигнуто благодаря существенному снижению общей токсичности выбросов в Европе и С. Америке.

Зато уровень загрязнения, связанный с эксплуатацией автотранспорта, возрос, так как число автомобилей в мире росло быстрее, чем совершенствовались двигатели и устройства очистки выхлопных газов. Число двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в мире близко к 1,2 млрд. единиц. Около 900 млн. из них - это двигатели автомобилей. Остальное количество относится к другим видам транспорта. Более 82% автопарка приходится на легковые автомобили. Из 3,3 млрд. т нефти, добываемой в мире, почти 1,6 млрд. т (48%) используется всеми видами транспорта, в том числе 1,35 млрд. т - легковыми автомобилями.

Обмен веществ автомобиля с карбюраторным двигателем при расходе горючего в смешанном режиме движения 6 кг на 100 км таков: при оптимальной работе двигателя сжигание 1 кг бензина сопровождается потреблением 13,5 кг воздуха и выбросом 14,5 кг отработанных веществ. В выхлопе современного автомобиля регистрируется до 200 индивидуальных веществ. Общая масса загрязнителей - в среднем около 270 г на 1 кг сжигаемого бензина - составляет в пересчете на весь объем горючего, потребляемого за год легковыми автомобилями мира, около 360 млн т. Кроме соответствующего количества окиси углерода, твердых частиц, окислов азота часть общей массы загрязнителей составляют опасные полициклические ароматические углеводороды и тяжелые металлы.

В практике эксплуатации автотранспорта весьма значительны разливы и утечки горючего и масел, образование металлической, резиновой и асфальтовой пыли, вредных аэрозолей. Суммарная токсичность эмиссий в расчете на единицу потребляемой энергии у автотранспорта в 1,5 раза больше, чем у стационарной энергетики. И как бы ни совершенствовался за счет технических новинок современный суперлимузин, он все больше становится морально вырожденным техническим анахронизмом.

Большое количество загрязнителей атмосферы образуется при различных производственных процессах в черной и цв. металлургии, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, химии и нефтехимии, машиностроении.

Масштабы загрязнения территории или акватории каким-либо источником определяются многими факторами, среди которых ключевыми являются мощность источника, состав эмиссии, подвижность транспортирующей среды и другие внешние условия рассеяния.

Количественная оценка глобального загрязнения. Общая масса отходов современного человечества и продуктов техносферы составляет около 140 Гт/год, из которых около 9 Гт - это масса изделий, или так называемый «отложенный отход». Таким образом, в среднем на одного жителя планеты приходится более 22 т всех техногенных эмиссий в год. Из 131 Гт отходов около 2,5 Гт (не считая воды) приходится на нетто-выделения всех людей, а 128 Гт «чисто техногенных» отходов распределяются следующим образом: 32 Гт (25%) выбрасываются в атмосферу, 14 Гт (11%) сливаются со стоками в водоемы, 82 Гт (64%) попадают на поверхность земли. К этим количествам

добавляется и часть «отложенных отходов» - некоторая масса (порядка 2 Гт/год) быстро расходуемых продуктов и изделий в виде мусора, удобрений, средств защиты растений и т.п.

Преобладающая масса техногенных материалов, оказывающихся на поверхности земли и в донных отложениях водоемов, химически инертна. В основном это отходы добывающих отраслей производства, формирующие отвалы пустой породы, терриконы, золо- и шлакоотвалы. Как правило, их не считают загрязнителями, хотя они занимают много места, нарушают природные ландшафты и являются вторичными источниками загрязнения воздуха и пр. вод. Объемы этих отходов настолько велики, что даже при малых концентрациях в них токсичных примесей суммарно окружающая среда получает огромное количество опасных в-в. По различным экспертным оценкам, общая масса техногенных эмиссий, относимых к разным классам опасности, составляет от 5 до 8 Гт в год, т.е. примерно от 0,8 до 1,3 кг на каждого жителя Земли. Это и есть минимальная оценка глобального хим.загрязнения. По относительно стабильным концентрациям на земле, в континентальных водоемах и приземных слоях воздуха массы токсичных загрязнителей распределяются в соотношении 3:2:1.

Химизация техносферы достигла к настоящему времени таких масштабов, которые заметно влияют на геохим. облик всей экосферы. Общая масса производимых продуктов и химически активных отходов хим. и нефтехим.пром-ти мира превысила 1,5 Гт/год. В мировой хим. номенклатуре значится более 10 млн индивидуальных в-в; ежегодно их число возрастает на несколько тыс. В заметных количествах производится и предлагается на рынке более 100 тыс. в-в, а в массовых масштабах производится около 5 тыс. Суммарный объем мирового пр-ва мин. удобрений, серной, соляной и азотной кислот, аммиака, каустической и кальцинированной соды, пластмасс, синтетических смол и каучука, хим волокон и нитей достиг 500 млн т в год. Однако подавляющее большинство производимых и используемых в-в не оценены с точки зрения их токсичности и экоопасности.