Лекция №7. 1 Тепловое загрязнение

1 Тепловое загрязнение

2. Радиоактивное загрязнение

3. Экологические последствия радиоактивного загрязнения

ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

При тепловом загрязнении вод (выбросе тепла в окружающую среду) происходит разрушение биоценозов. Тепловое загрязнение возникает, когда ископаемое топливо и расщепление урана добавляют тепло к солнечной радиации. Основной источник теплового загрязнения вод - производство электроэнергии, хотя в некоторых районах сталелитейные и другие отрасли тяжёлой промышленности также могут в значительной степени способствовать этому загрязнению.

При этом происходит сброс тёплой воды в пресноводную или морскую среду, и повышается температура природных вод.

Повышение температуры способствует гибели водорослей с высокими пищевыми свойствами (для беспозвоночных и позвоночных) и увеличению водорослей с низкими аналогичными свойствами, поэтому видовое разнообразие и количество беспозвоночных сокращается.

К беспозвоночным относятся вислоногие рачки (дафнии), как пресноводные, так и морские, гаммариды, последние составляют важную часть питания молоди лососевых рыб, личинки различных насекомых (пища для рыб), моллюски и другие. Морские беспозвоночные более уязвимых к тепловому загрязнению. Причем, фауна теплых морей более чувствительна, чем фауна холодных, так как обитатели теплых морей живут при температурах, близких к максимуму, который они могут выдержать в отличие от представителей фауны морей высоких или умеренных широт.

Что касается рыб, то для них существует верхняя летальная температура (ВЛТ). Это тот предел, выше которого рыбы гибнут от избытка тепла. По аналогии существует и нижняя летальная температура (НЛТ). Допустимый интервал лежит между этими границами. Причем НЛТ и ВЛТ можно повысить, если рыбы будут находиться в течение некоторого времени под воздействием определенной температуры, называемой температурой акклиматизации. Так для плотвы ВЛТ повышается на один градус каждый раз, когда температура акклиматизации, увеличивается на три градуса. Однако существует предел температуры, выше которого акклиматизация невозможна, то есть происходит мгновенная смерть. Предел температуры акклиматизации для плотвы равен 34" С, для кеты 23,9° С. Вообще говоря, лососевые - стенотермные рыбы: они могут приспособиться только к небольшим изменениям температуры.

Изучение теплового загрязнения континентальных вод показывает, что изобилие рыб наблюдается при благоприятной температуре для каждого вида и количество рыбы уменьшается при температуре выше благоприятной. Причем ВЛТ у икринок и молоди рыб ниже, чем у взрослых особей, поэтому тепловое загрязнение губительно для нерестилищ рыб, особенно лососевых.

Для костных рыб, имеющих большое промысловое значение, любое повышение температуры чревато понижением пищевого ритма, более медленным приростом массы, более ранним половым созреванием и началом вымета икры, а также меньшей продолжительностью жизни. Так, верхняя граница долголетия лещей из озер Карелии 18 лет, тогда как в Каспийском море продолжительность жизни индивидуумов более 10 лет- редкое исключение.

Изучение влияния теплового загрязнения на рыб заставило службы защиты окружающей среды различных стран определить нормы температуры для континентальных вод. Эти органы призывают ограничить повышение температуры зимой до 5-6°С, ибо любое сильное повышение температуры отрицательно влияет на лососевых и других видов рыб. В США максимальная температура воды зимой не должна превышать 15°С, а летом 21°С градус для лососевых и 26°С для карповых,

Наконец, гибель большего числа рыб может быть связана с механическим шоком, вызванным сбросом вод, охлаждающих системы атомных и тепловых электростанций. Организмы, обитающие в районе станции, смываются и наталкиваются на решетки и другие заградительные устройства станции или внутренние узлы цепи охлаждения.

РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Радиоактивное загрязнение происходит вследствие радиоактивного излучения, состоящего из элементарных частиц (электроны, нейтроны, космические лучи)_; или ионизированных атомов гелия (альфа-лучи). Это излучение невидимо и перемешается с высокой скоростью. Глубина проникновения излучения в живой организм зависит от его вида. Так альфа лучи задерживаются очень гонким поверхностным слоем кожи. Нейтронное излучение гораздо опаснее предыдущею. Это объясняется большим размером нейтронов и отсутствием у них электрического заряда, а также их большой кинетической энергией. Они могут вызвать нарушения в клетках живых организмов, например, оторвать часть цепочки нуклеиновой кислоты. Однако нейтроны не представляют особой опасности с экологической точки зрения, так как они встречаются лишь в непосредственной близости от реакторов или же образуются в момент ядерного взрыва. Электроны (бета-лучи) могу! проникнуть на несколько сантиметров в глубь тканей; гамма-лучи и космические лучи могут пройти сквозь многометровые свинцовые стены, гамма-лучи - электромагнитные волны очень высокой энергии.

Рассматриваемое радиоактивное излучение является ионизирующим, так как обладает свойством вырывать электроны с внешних орбит атомов, то есть ионизировать их. Образующиеся при этом ионы химически очень активны. Они способны изменять различные свойства живой клетки и приводить ее к гибели или к мутации (это изменение в наследственном аппарате организма).

С давних пор все живое на Земле приспособилось к естественной радиоактивности, особенно когда жизнь начала зарождаться на континентах, так как здесь не было того защитного слоя, каким является вода.

Во всех естественных биотопах всегда наблюдается определенный уровень радиации, даже при отсутствии каких-либо технических источников. Радиация обнаружена как на поверхности континентов, так и в морях. Она поступает из литосферы и космического пространства. Земная поверхность служит источником гамма-лучей, так как она содержит природные радиоактивные элементы: уран, торий, радий, актиний, и другие элементы. Кроме того, в почве и воде встречаются два радиоактивных элемента: калий -40 и углерод -14, которые активно внедряются в живой организм. В атмосфере встречается радон - инертный газ, являющийся продуктом распили радия.

Вся биосфера подвергается воздействию излучений, приходящих из космоса: солнечного ветра и космических лучей высокой энергии. Солнечный ветер - это поток протонов и электронов из солнечной короны. Космические лучи не только воздействуют на живые организмы, но и являются причиной образования трития (водорода-3) и углерода -14 в верхней атмосфере в результате столкновения некоторых частиц с ядрами азота.

Все живые существа в естественных условиях находятся под постоянным воздействием различных внешних и внутренних источников радиоактивных излучений. Это воздействие, как правило, является очень слабым. При этом на достаточно высоких уровнях радиации адаптацию людей к ним следует считать удовлетворительной.

Использование ядерных веществ для производства электрической энергии, применение радиоактивных элементов в промышленности и в научных исследованиях, систематическое и нередко излишнее употребление их в медицинской практике, длительное пребывание у экранов телевизоров ощутимо увеличивает количество источников радиации, которой подвергается современный человек.

Прежде, чем рассматривать экологические последствия радиоактивного загрязнения, уточним некоторые понятия радиобиологии.

Некоторые изотопы радиоактивны. Изотопы – элементы с одинаковым порядковым номером, но с разной атомной массой. Так как изотопы имеют одинаковое число электронов, химические свойства их одни и те же.

Явление радиоактивности заключается в самопроизвольном распаде одного химического элемента и превращении его в элемент с другим порядковым номером. Это превращение сопровождается излучением, зависящим от свойств элемента.

При распаде радиоактивного вещества его масса с течением времени уменьшается. Время, в течение которого масса радиоизотопа уменьшается вдвое, называется периодом полураспада. Например, для аргона-41 он составляет 2 ч, для урана^-238 - 4,5 млрд. лет.

Из сказанного вытекает экологическое следствие: единственная практическая возможность уничтожить радиоактивность - это предоставить радиоактивному веществу возможность распадаться самопроизвольно, I. е. борьба с радиоактивным загрязнением может носить предупредительный характер. Не существует никаких способов биологического разложения и нет никакого другого механизма, который позволил бы исключить этот вид заражения окружающей среды.

Экологическое значение разных радиоактивных изотопов различно. Радиоактивные вещества с коротким периодом полураспада (менее 2 сут.) не представляют большой опасности (исключая случаи взрывов), так как они сохраняют высокий уровень радиации в зараженном биотопе непродолжительное время.

Вещества с очень длинным периодом полураспада, например уран -238. также почти безопасны, поскольку они в единицу времени испускают очень слабое излучение. Таким образом, наиболее опасными радиоактивными элементами являются те, у которых период полураспада изменяется от нескольких недель и месяцев до нескольких лет. Этого времени достаточно для того, чтобы эти элементы смогли проникнуть в различные организмы и накопиться в пищевых цепях. Воздействие изотопов простых элементов, которые являются основными слагаемыми живого вещества (углерод-14, фосфор-32, кальиий-45, тритий, сера-35 и т.д.), оказывается более опасными для биоценоза, чем воздействие редко встречающихся веществ, слабо или совсем не поглощаемых организмами.

Стронций-90 и цезий-138, сходные по своим химическим свойствам с кальцием и калием - наиболее опасные радиоактивные остатки, которые могут отравить окружающую среду, поступив в нее в виде отходов атомной промышленности или при выпадении радиоактивных осадков, после ядерного взрыва в атмосфере. Стронций вследствие своего сходства с кальцием легко проникает в костную ткань позвоночных, цезий накапливается в мускулах, замещая калий. Так как период полураспада этих элементов соответственно равен 28 и 33 годам, они остаются в зараженном организме и могут накапливаться в количествах, способных причинить ущерб здоровью.

Степень опасности радиоактивного вещества зависит от энергии испускаемых им частиц. Так, альфа-лучи, испускаемые нлутонием-239, слабо проникают в глубь тела, но обладают очень высокой энергией - свыше 3 Мэв. Вследствие этого каждая альфа-частица способна ионизировать до 100000 молекул. Обладающие высокой энергией бета-частицы (более 1 Мэв) могут ионизировать лишь_:6300 молекул.

Для сравнения степени заражения различных биоценозов и количества радиации, полученной каждым организмом, используют различные единицы радиоактивности:

1 кюри - излучение, возникающее при распаде 3,7*10¹⁰ атомов в 1 с, что равно количеству энергии, испускаемой 1г радия за 1с. Это весьма большая величина, поэтому используют микрокюри (1 МкК =10⁹ К) и нанокюри (1 Нн=10¹² Кюри). В радиационной биологии основная единица - рад. Это поглощенная доза излучения, при которой 1 гр. живого вещества поглощает энергию, равную 10Дж. Единица производная от рада, - бэр. Он учитывает поправку, называемую относительной биологической эффективностью (ОБЭ). ОБЭ отражает зависимость поглощения ионизирующей радиации от ее физической природы. При равной начальной энергии альфа а, бета/ гамма/ и реи истин кис лучи, а также нейтроны оказывают различное воздействие. Так, при прочих равных условиях ОБЭ медленных нейтронов в 10 раз больше ОБЭ гамма у или рентгеновских лучей с энергией 320 Кэв. Допустимая доза излучения для населения -0,15 б 1Р/М1Д.

Все воздействия ионизирующей радиации можно разбить на две четкие группы: соматические и зародышевые (генетические). Воздействия первой группы затрагивают физиологию особи и вызывают различные нарушения, начиная от значительного снижения средний возможности выжить и кончая мгновенной гибелью. Воздействия второй группы и нити на потомство.

Наименее чувствительны к облучению бактерии, более всего подвержены
облучению теплокровные позвоночные. Чувствительность к облучению зависит от
возраста облучаемой особи. Молодые животные и особенно эмбрионы более уязвимы,
чем взрослые особи.

Возможно, что со снижением иммунитетных реакций связана большая подверженность облучения млекопитающих раковым заболеваниям.

Исследования различных источников ионизирующих излучений, воздействующих на современного человека, позволили заметить тенденцию к увеличению их интенсивности. Медицинская рентгеноскопия и телевизоры служат основными источниками облучения населения промышленно развитых стран. В 1969 г. американское бюро по защите от радиации рекомендовало не располагаться на одном уровне с катодной трубкой и позади нее, а также не находиться ближе 2м от экрана телевизора.

Последние эпидемиологические данные по изучению воздействий слабых доз ионизирующей радиации показывают, что нижний предел воздействия отсутствует. Доза, не вызывающая никаких последствий, есть нулевая доза. Мирное применение атомной энергии сопровождается легальным заражением окружающей среды.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РАДИОАКТИВНОГО

ЗАГРЯЗНЕНИЯ

К 1963 г., когда был подписан Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, в атмосфере Земли уже находились продукты взрыва бомб общей мощностью свыше 170 мегатонн, это эквивалентно примерно 8500 бомбам, подобным той, что была взорвана и Хиросиме,

В период ядерных испытаний (в 1954-1962 гг.) в атмосферу поступило 9Мки стронция-90 и 14М&и цезия-137. Опыт показал, что радиоактивные примеси при вовлечении их в глобальную циркуляцию атмосферы заражают даже самые удаленные от места испытания районы.

Осаждающиеся на землю радиоактивные примеси, первоначально рассеяные в атмосфере, попадают в почву и воду, а затем оказываются влеченными в биомассу.

Как показали многочисленные исследования, существуют благоприятные условия для накопления в почве двух важных радиоактивных элементов - стронция-90 и цезия-137. Часть радиоактивных осадков попадает в растения через корневую систему, часть - через поверхность листа. Большая часть осевшего на листьях растений стронция или цезия очень скоро попадает в их плоды и зерна.

Испытания атомных или водородных бомб сопровождались очень быстрым заражением пищевых цепей континентальных и океанических экосистем.

Пища человека загрязнена в различной степени; наиболее сильно заражены продукты животноводства, поскольку стронций-90 и иод-131 содержатся в молоке, а цезий-137 - в молочных продуктах и мясе. Пищевая цепь почва - травы - рогатый скотмолоко (мясо) - человек сильно подвержен загрязнению радиоактивными веществами. Радиоактивный йод, образовавшийся при атомных испытаниях - очень опасное загрязнение, так как он концентрируется главным образом в щитовидной железе ипоражает её.

Радиоактивные осадки вызывают также заражение вод океана, а, следовательно, и его обитателей. Так, после испытания первой американской водородной бомбы на атолле Эниветок в 1953 г. японская рыболовная служба заметила, что тунцы, пойманные на расстоянии многих тысяч километров от этого атолла, были заражены до такой степени, что стали непригодны для употребления в пищу.

Атомная промышленность может быть источником радиоактивного загрязнения на трех этапах:

1) при добыче и обогащении ископаемого сырья

2) при использовании его в реакторах

3) при переработке ядерного горючего в установках

Если при добыче ископаемого сырья и его переработке загрязнение невелико, то потенциальная возможность заражения среды от атомных реакторов выше, особенно на заводах по производству ядерного горючего.

Однако следует отметить, что существуют технические возможности создания реакторов, не выбрасывающих никаких радиоактивных отходов в окружающую среду. Но производство ядерного горючего на заводах без отходов немыслимо.

Проработав определённый срок в батарее, блок с радиоактивными элементами разряжается, затем радиоактивные вещества доставляются на заводы по переработке, где из них, кроме всего прочего, извлекают плутоний-239. Подобные заводы - это наиболее серьёзные источники заражения окружающей среды радиоактивными отходами. Большая чисть отходов храниться в герметических сосудах, но криптон-85, ксенон-133, часть иодн -131 помп шип и атмосферу при уплотнении радиоактивных отходов. Кроме того, тритий, стронций -90, цезий -137, рутений -106, цезий-144, иод-131 сбрасываются в реки и моря вместе с малоактивными жидкостями. Небольшой завод по производству ядерного горючего ежегодно сбрасывают от 500 до 1500 кубических метров воды, зараженной этими радиоактивными примесями.

Для дезактивации радиоактивных отходов радиоактивных контейнерах до полной их безопасности необходимо время, равное примерно 20 периодам полураспада. Так, для цезия-137 она составляет 640 лет (период полураспада 32 года) и 490 тысяч лет для плутоннн-239 (период полураспада 24500 лет). Герметичность контейнеров в течение таких периодов трудно обеспечить.

Избавиться от радиоактивных отходов атомная промышленность не способна, она не может ни уничтожить, ни изменить радиоактивное излучение. Опасность накоплении от ходов должна заставить уменьшить допустимую концентрацию в 10000 раз по сравнению с принятой в настоящее время. Различия в оценке совокупности канцерогенных воздействий велики. Так, общие количество новообразований, вызванных допустимым максимумом облучения от различных технологических источников, определенным Международной комиссией по защите от радиации в 170 Мбэр/год, составляет 160 в год, В докладе Национальной академии наук США эта величина принята равной 30000 случаев на 1бэр.

Следует обратить внимание на опасность радиоактивных смол. Если подобная смола попадает в желудок хотя бы одной рыбы из миллиона, то 125000 человек в год могут получить опасные дозы кобальта-60, феррума-55, таллия-182.

Быстрый рост атомной энергетики, потенциальное загрязнение, обусловленное применением ядерных взрывов в мирном строительстве, служат основанием для предположения о резком увеличении количества радиоактивных отходов, от которых будет необходимо себя охранять. Современные методы разбавления и удаления отходов не гарантируют защиты окружающей среды и человека. Такое положение не может не сопровождаться значительным возрастанием радиоактивности окружающей среды.

Понятие, предмет и источник экологического права.

Определение: Экологическое право – отрасль российского права, состоящая из систем норм права, регулирующих общественные отношения в сфере взаимодействия общества и природы с целью сохранения, оздоровления и улучшения окружающей среды в интересах нового поколения.

Предметом экологического права являются общественные отношения в сфере охраны, оздоровления и улучшения окружающей среды, предупреждения и устранения вредных последствий воздействия на неё хозяйственной и иной деятельности.

Источником экологического права является закон, адекватно регулирующий экологические права человека и гражданина, обеспечивающий механизм их защиты, а также формирующий отношения собственности на природные ресурсы, по природопользованию и охране окружающей среды, по пресечению правонарушений в этой области.

Систему Экологического права образуют:

- Конституция РФ

- Международные договоры РФ

- Общепринятые нормы международного права

- Федеральные законы

- Нормативные указы и распоряжения президента

- Нормативные постановления правительства

- Законы и нормативные правовые акты субъектов федерации

- Законы и нормативные правовые акты министерств и ведомств

- Законы и нормативные правовые акты органов местного самоуправления

Экологические правонарушения

Определение: Правонарушение – юридический факт, порождающий охранительное правоотношение.

Специфика правонарушения, совершаемого в области природопользования и охраны окружающей среды, определяет её как экологическое правонарушение и заключается в том, что «Экологическое правонарушение»- это противоправное деяние, совершённое путём действия (отстрел, вырубка), с умыслом или по неосторожности.

Субъекты – граждане и юридические лица.

В Законе «Об охране окружающей среды»:

Экологическое правонарушение – противоправное деяние, нарушающее природоохранительное законодательство и причиняющее вред окружающей среде и здоровью человека.

С учётом степени общественной опасности экологическое правонарушение подразделяют на проступки и преступления.

В статье Конституции: каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ней, на возмещение ущерба, причинённого здоровью экологическим правонарушением. Виды вреда, причинённого окружающей средой:

Загрязнение, порча, уничтожение, нерациональное использование природных ресурсов, разрушение естественных

Упущенная выгода – недополучение доходов и вред окружающей среде может быть причинён как правомерным действием, так и вследствие нарушения экологического законодательства.

Правомерный вред – объективно вынужденный вред.

Правовой режим природопользования и охрана окружающей среды

Не допускается: загрязнение (воды, биосферы), порча земли, леса, мест размножения видов, занесённых в красную книгу, незаконная охота, незаконный оборот ядовитых сильнодействующих веществ.

Не допускаются нарушения: нарушение правил охраны окружающей среды при производственных работах, нарушение правил использования недр, нарушение режима особо охраняемых экологических территорий и объектов; сокрытие фактов, явлений, событий, создающих опасность для людей и окружающей среды; нарушение правил безопасности с микробиологическими организмами или токсинами, если это повлекло за собой вред для человека.

Виды ответственности за экологические правонарушения

Эколого-правовая ответственность применяется:

1. Как правонарушение между государством (в лице его органов) и правонарушителем
2. Как государственное правонарушение
3. Как правовой институт, т.е. совокупность юридических норм различных отраслей производства.

Предметом правонарушения признаётся элемент окружающей среды.

Субъектом – лицо, достигшее 16 лет, на которое нормативно-правовыми актами возложили соответствующие должностные обязанности (соблюдение правил охраны окружающей среды, контроль за их соблюдением).

В соответствии с российским законодательством в области охраны окружающей среды должностные лица и граждане за экологические правонарушения несут дисциплинарную, административную, гражданско-правовую, материальную, уголовную ответственность, а предприятия – административную и гражданско-правовую ответственность.

Дисциплинарная ответственность - за невыполнение планов и мероприятий по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов; за нарушение экологических нормативов и иных требований природоохранного законодательства.

Её несут должностные лица и иные виновные работники предприятий и организаций в соответствии с положениями, уставами, правилами внутреннего распорядка и иными правовыми актами.

Дисциплинарные взыскани я: заключение, выговор, строгий выговор, увольнения, материальная ответственность (должностные и иные работники предприятий, по вине которых предприятие понесло расходы по возмещению вреда, причинённого экологическим правонарушением).

Административная ответственность: за превышение предельнодопустимых выбросов вредных веществ в окружающую среду, невыполнение обязанностей по проведению экологической экспертизы.

Штрафы зависят от характера и вида правонарушения, степени и вида причинённого вреда.