Основні джерела антропогенного забруднення навколишнього середовища

9.1 Характер забруднень, їх визначення

9.2 Види забруднювачів (окис вуглецю, окиси азоту, шкідливі вуглеводні, сірчаний газ, сірководень, окиси азоту, сполуки хлору, сполуки фтору, сірководень, свинець, кадмій, ртуть)

9.3 Методи визначення якості та обсягу забруднень.

Характер забруднення

Основними джерелами антропогенного забруднення середовища є:

• виробники енергії (ТЕС, АЕС, ГРЕС, сотні тисяч котельних),

• усі промислові об'єкти (в першу чергу металургійні, хімічні, нафтопереробні, цементні, целюлозно-паперові),

• екстенсивне, перехімізоване сільськогосподарське виробництво,

• військова промисло­вість і військові об'єкти,

• автотранспорт та інші види транспорту (морський, річковий, залізничний, повітряний), гірниче виробни­цтво. Вони забруднюють довкілля сотнями токсичних речовин, шкідливими фізичними полями, шумами, вібраціями, теплом.

До XIII ст. людина не завдавала приро­ді надто великої шкоди. Люди використовували для своїх потреб натуральну сировину (деревину, льон, бавовну, шкіру, різні жири та природні барвники, глину тощо). Відходи, що при цьому утво­рювалися, залучалися силами природи в кругообіг речовин, від­бувалося їх природне самоочищення (окисні та відновні реакції, розклад речовин, активна діяльність мікроорганізмів, розчинення, розсіювання, засвоєння елементів рослинами). Але з розвитком хімії, металургії, енергетики й машинобудування, з появою сотень нових синтетичних та мінеральних речовин і величезним їх нако­пиченням стан справ докорінно змінився. Наприклад, відходи від синтетичних пральних порошків, нафтопродуктів, важкі метали, нітрати, радіонукліди, пестициди та інші шкідливі речовини не засвоюються мікроорганізмами, не розкладаються, а накопичуються тисячами тонн у ґрунтах, водоймах і підземних водах. Протягом 80 років з початку нашого сторіччя з надр Землі було видобуто корисних копалин (мінеральної сировини) більше, ніж за всю істо­рію людства, починаючи з палеоліту, причому значну частину си­ровини одержано за 25 останніх років.

Тепер лише в результаті спалювання паливних ресурсів в ат­мосферу планети щорічно викидається понад 22 млрд. т двоокису вуглецю, понад 150 млн. т сірчаного газу, щорічно світова про­мисловість скидає в річки понад 160 км³ шкідливих стоків, що­річно в ґрунти людством вноситься 500 мли т мінеральних добрив і близько 4 млн. т пестицидів, більша частина яких осідає в ґрунтах та виноситься поверхневими водами в річки, озера, моря та океани, в дуже значних кількостях накопичується в штучних водо­сховищах, які живлять водою промислові центри.

За останні 45 років використання мінеральних добрив зросло в 43 рази, а отрутохімікатів – у десять разів. Хоча за рахунок цього вдалося тимчасово підвищити врожайність зернових та деяких інших куль­тур вдвічі, картоплі й буряків на 15-20 %, однак багаторазово зросло й забруднення грунтів, ґрунтових вод і вирощуваних про­дуктів. Тому в районах підвищеної хімізації сільського господар­ства захворюваність дітей у 3-3,5 рази вища, ніж у районах з мі­німальною хімізацією.

Вважають, що за ступенем забруднення природного середови­ща нині перше місце посідають металургійна промисловість і ав­тотранспорт, які загалом спричинюють до 70-85 % всього обсягу забруднень (залежно від району та масштабів виробництва).

В Україні металургійна промисловість зумовлює близько тре­тини забруднень атмосфери й природних вод. Останнім часом для всіх великих міст України характерне зростання частки забруд­нення довкілля за рахунок автотранспорту. Ця частка в середньо­му становить 55-75 %, а в окремих районах міст (найбільші ав­тотраси та їх перехрестя, естакади) може підвищуватися до 80-82 %. У місцях розташування металургійної промисловості, вона є головним джерелом забруднення довкілля. Наприклад, промислове об'єднання «Запоріжсталь» щорічно викидає понад 150 тис. т шкід­ливих забруднень у атмосферу (понад 50 % усіх викидів у місті). Разом з іншими промисловими підприємствами, які через низький рівень технології виробництва й відсутність ефективного устатку­вання для очищення газо-димових і шкідливих водних викидів, пе­ретворили Запоріжжя на одне з найбрудніших міст в Україні. «Запоріжсталь» спричинила велику кількість професійних захво­рювань, погіршення здоров'я населення, особливо дітей, підвищен­ня смертності.

У результаті спалювання великої кількості твердого палива (переважно вугілля) поблизу металургійних центрів нагромаджу­ються також такі шкідливі речовини, як хлорвуглеводні, діоксин, вуглеводні, що мають мутагенні та канцерогенні властивості й пе­реносяться з димами на відстані десятки й сотні кілометрів (ди­мова труба висотою 250 м розсіює шкідливі речовини в радіусі 70-80 км). Забруднення довкілля постійно підвищується через зростаючу токсичність промислових і побутових відходів.

Збитки від відходів – це не лише величезні площі землі, зайня­тої звалищами, териконами, шлакосховищами, відвалами «пустої» породи біля кар'єрів (наприклад, на площі, де розташовані зва­лища навколо Києва, можна було б побудувати місто з населен­ням 300 тис. чоловік), а й смертельні дози різних токсикантів, що роками розносяться дощовими водами, та дими й пилюка від них.

Здавалося б, дрібниця – биті люмінесцентні лампи на звали­щах. Але кожна така лампа містить 150 мг ртуті, що здатна отруї­ти на рівні ГДК близько 500 м³ повітря. Люмінесцентні лампи ви­користовуються мільйонами й випуск їх зростає. Лише на москов­ському заводі ЗІЛ щорічно викидається на звалища близько 200 тис. таких ламп. Ртуть – дуже шкідлива речовина. Потрап­ляючи в ґрунти, повітря, грунтові й талі води, вона отруює все живе навколо, завдаючи здоров'ю не меншої шкоди, ніж радіація. А скільки в звалищах шкідливих речовин, крім ртуті!

За кількістю промислового бруду на душу населення Україна посідає одне з перших місць у Європі. Через це тут нині найнижча тривалість життя – 66 років, тоді як в Японії, Швейцарії, Ісландії та США – 75-79 років. У класифікації ООН колишній СРСР за тривалістю життя населення посідає 77 місце в світі, а показник збільшення кількості населення в Україні був у три – чотири рази нижчий середнього по СРСР. Нині в Україні смертність населення, особливо дітей, збільшилася.

Нині в Україні виявлено багато сотень районів, ділянок і об'єк­тів, де у воді, повітрі й ґрунтах внаслідок аварій, випробувань, витікання значно перевищені ГДК різних нафтопродуктів – теж дуже шкідливих речовин. Це райони аеродромів і їх нафтобаз (цивільних і військових), території всіх інших нафтобаз, нафтосховищ, нафтопереробних заводів, нафтових свердловин, автостоя­нок, автозаправок, окремі ділянки нафтопроводів. Деякі райони, де екологічна ситуація через забруднення нафтопродуктами стала критичною, вже відомі всій Україні та за її межами (Лисичанський, Херсонський та інші нафтопереробні комбінати, території вій­ськових аеродромів поблизу Білої Церкви та Узина, райони Бо­рислава, Долини в Прикарпатті та Шебелинки на Полтавщині). В цих місцях нафтою пропахло не лише повітря, вона накопичує­ться в колодязях, рівчаках, ярах, підземних водах, льохах, вона не тільки отруює, а вже стала вибухонебезпечною.

Слід пам'ятати: у разі надходження до водойм нафтопродукти утворюють на поверхні дуже тонку стійку плівку (тобто розпливаються на великих площах), що утруднює процеси обміну, кру­гообігу речовин у екосистемах.

Пари нафти та її продуктів, концентрація яких становить 10 мг/м³ і більше, викликають у людини захворювання органів дихання й центральної нервової системи, підвищену стомлюва­ність.

Під час згорання 1 кг етильованого бензину в атмосферу ви­кидається близько 1 г свинцю (його ГДК у повітрі має не пере­вищувати 0,0007 мк/м³). Ця кількість може отруїти на рівні ГДК близько 1400 тис м³ повітря. Кожен автомобіль за рік збіднює ат­мосферу на 4350 кг кисню і насичує її 3250 кг вуглекислого газу (а всього нині в світі налічується близько 500 млн. автомобілів), 530 оксиду вуглецю, 93 вуглеводнів, 27 оксидів азоту та близько 1 кг свинцю.

До основних антропогенних забруднювачів довкілля, крім шкідливих речовин, що викидаються промисловими підприємства­ми, пестицидів і мінеральних добрив, що застосовуються в сіль­ському господарстві, забруднень від усіх видів транспорту, нале­жать також різні шуми від виробництв, транспорту, іонізуюче випромінювання, вібрації, світло-теплові впливи.

У димах містяться також пари основних кислот, ртуті, феноли.

Види забруднювачів

Забруднення можна об'єднати в такі групи: механічні, хімічні, фізичні, біологічні.

За типом походження: матеріальні, енергетичні.

За часом взаємодії з до­вкіллям: стійкі, середньо тривалі, нестійкі.

За способом впливу: прямого, непрямого впливу на біоту.

За характером: навмисні, супутні, аварійно-випадкові.

Групи забруднень

Механічні забруднення — це різні тверді частки та предмети, викинуті як непридатні, спрацьовані, вилучені з вжитку на по­верхні землі, в грунті, воді, повітрі, космосі – від диму та пилу до уламків машин у кар'єрах і частин космічних апаратів і супут­ників у стратосфері й іоносфері.

Хімічні забруднення – тверді, газоподібні й рідкі речовини, хімічні елементи й сполуки штучного походження, які надходять у біосферу, порушуючи встанов­лені природою процеси кругообігу речовини й енергії.

Біологічні забрудн ення – різні організми, що з'явилися зав­дяки життєдіяльності людства — бактеріологічна зброя, нові віру­си (збудники СНІДУ, хвороби легіонерів, епідемій інших захво­рювань), а також катастрофічне розмноження рослин чи тварин, переселених з одного середовища в інше людиною навмисне чи випадково.

Фізичні забруднення – це зміни теплових, електричних, радіа­ційних, світлових полів у природному середовищі, шуми, вібрації, гравітаційні сили, спричинені людиною.

За типом походження

Всі антропогенні забруднення поділяють за типом походження на:

Матеріальні. А тмосферні забруднення (газоподібні, паро­подібні, тверді, у вигляді туману й змішані); стічні води (обо­ротні, умовно чисті й забруднені, зі значним перевищенням концентрації шкідливих речовин); тверді відходи (токсичні та нетоксичні).

Енергетичні: теплові викиди, шуми, вібра­ції, ультразвук, інфразвук, електромагнітні поля, світлове, ла­зерне, інфрачервоне, ультрафіолетове випромінювання, іонізація, електромагнітне випромінювання.

За часом взаємодії з до­вкіллям

Під стій кими антропогенними забруднювачами розуміють такі, що довго не зникають, не знищуються самостійно природою (різ­ні пластмаси, поліетилени, деякі метали, радіоактивні речовини з тривалим періодом напіврозкладу тощо).

Нестійкі з абруднюва­чі — ті, які негативно діють короткий час і розкладаються, роз­чиняються чи знищуються в екосистемах завдяки природним фізико-хімічним або біохімічним процесам.

За характером

Під навмисними забрудненнями розуміють: цілеспрямоване зни­щення лісів,

використання родючих земель і пасовиськ під забу­дову, утворення внаслідок діяльності людини кар'єрів, неправиль­не використання поверхневих і підземних вод, мінеральних ре­сурсів, вилов риби та ін.

Супутні забруднення — це поступові зміни стану атмосфери, гідросфери, літосфери й біосфери окремих районів та планети в цілому від комплексного негативного впливу антропогенної діяльності. Це: опустелювання, висихання боліт, озер, морів, поява кислотних дощів, потепління клімату через «парниковий» ефект, змен­шення озонового шару.

Відомості про фізичні, хімічні властивості й біологічна дія за­бруднювачів довкілля наведені в літературі, ми охарактеризуємо лише найбільш поширені.

Окис вуглецю (СО ) — чадний газ. Він не має кольору та запаху й є одним з найпоширеніших забруднювачів повітря. Окис вуглецю утворюється внаслідок неповного згорання кам'яного ву­гілля, газу, деревини, нафти, бензину. При концентрації в повітрі більше 1 % він негативно впливає на рослини, тварин і людину, понад 4% — спричинює смерть. Токсичність СО для людини полягає в тому, що, потрапляючи в кров, він позбавляє еритроцити (червоні кров'яні тільця) здат­ності транспортувати кисень, настає кисневе голодування, задуха, запаморочення й навіть смерть.

Окиси азоту NО_х для людини в десять разів небезпечніше, ніж СО. Їх багато в районах металургійних і хімічних заводів, ТЕС. З'єднуючись з водою в наших дихальних шляхах, вони утво­рюють азотну та азотисті кислоти, що спричинює сильні подраз­нення слизових оболонок, тяжкі захворювання. На територіях, що межують з найбільшими автомагістралями Києва (10-30 км), концентрації NО_х перевищують ГДК в 10-30 разів, бензапірену — в 3-10 разів.

Сірководень (Н₂S) на Землі існував завжди, утворюючись у результаті діяльності вулканів та сульфатредукуючих бактерій, які виникли з того часу, коли на Землі з'явилося повітря (понад 3,6 млрд. років тому). Нині вони продовжують утворювати сірко­водень з використанням сірчанокислих іонів у місцях, де недостатньо кисню — донних відкладах річок, боліт, озер і морів, особ­ливо в портах і районах стоку брудних вод з суші, в каналізацій­них системах усіх міст.

Важкі метали

Свинець (Рb). Він відноситься до важких металів, дуже токсичний, міститься в повітрі, грунтах, водах. Головним джерелом його надходження в середовище є: автотранспорт. Свинець у вигляді аерозольних часток викидається з вихлоп­ними газами. Сполуки свинцю є й у свинцевих фарбах, які вживають у побуті. Свинець є у покриттях водопровідних труб, ізоляціях елек­трокабелів, різних прокладках тощо. Нині встановлено, що з усіх цих джерел у повітря й воду постійно надходить свинець і шко­дить здоров'ю.

Кадмій (Сd) є досить отруйною речовиною, незначні концен­трації якої призводять до серйозних захворювань нервової систе­ми, кісткових тканин, а тривала дія навіть до смерті. Його ГДК становить 0,001 мг/л. Тяжке кісткове захворювання, відоме в Японії як ітай-ітай, викликане хронічним отруєнням кад­мієм (1956 р.), що знаходився в рисі, а рис накопичував цю ре­човину через забруднення відходами гірничодобувної промисловості, розміщеної навколо полів. У цих районах щоденно в організм людей потрапляло до 600 мкг. кадмію. До речі, в США нині за добу в організм дорослої людини по­трапляє до 50-60 мкг. кадмію, в Швеції – 15-20, у Японії – до 80 мкг. Щастя, що основна маса кадмію виводиться з організму досить швидко, адсорбується лише приблизно 2 мкг. за добу. Виявлено, що в природне середовище кадмій надходить пере­важно в результаті антропогенної діяльності — під час видобуван­ня й переробки металоносних корисних копалин, згорання деяких палив, спалювання побутових відходів на звалищах, а також із промисловими стічними водами. Потрапляючи в ріки, кадмій далі виноситься в море, де накопичується в морських рослинах, планк­тоні, кістках риб.

Ртуть (Нg) є дуже отруйною речовиною. Особливо токсичними є органічні сполуки ртуті: метилртуть, етилртуть тощо. В організмі людини, потрапляючи в кров, ртуть циркулює і, з'єднуючись з білками, частково відкладається в пе­чінці, селезінці та тканинах мозку. Особливо небезпечні сполуки ртуті для грудних дітей. Характерні ознаки ртутного отруєння — поява по краях ясен синьо-чорної смуги, зниження працездатності, поганий сон, послаб­лення нюху, головний біль, тремтіння пальців. Ртуть, що потрапила в організм внаслідок разового отруєння, виводиться сечогінними засобами дуже повільно – протягом трьох-чотирьох місяців. До впливу існуючих у природі здавна токсичних ре­човин усі організми були еволюційно підготовлені, бо пристосову­валися тисячі й тисячі років. А до дії нових, які людство почало у великих кількостях продукувати протягом останніх десятиріч, еко­системи еволюційно не встигли підготуватися. Ці нові токсичні речовини, що раніше не існували в природі, чужі всьому живому за своєю фізико-хімічною структурою. Вони не можуть перероб­лятися, розкладатися, окислюватися організмами. Їх дія, а також вплив різних нових фізичних випромінювань, шумів, вібрацій призвели до виникнення невідомих раніше в природі генетичних, токсикологічних, алергічних, ендокринних та інших захворю­вань.

Такими небезпечними новими токсичними речовинами є:

● поліхлоровані біфеніли (ПХБ),

● полібромовані біфеніли (ПББ),

● поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ), яких нині виробляється близько 600 видів,

● вінілхлориди (містяться в різних плівках, поліетиленових упа­ковках та трубах, пластиках).