Последствия загрязнения природной среды

Современное воздействие человечества и природы характеризуется во многом антропогенным загрязнением окружающей человека природной среды. Под загрязнением необходимо пониматьлюбые изменения атмосферного воздуха, почвы, водоемов и других элементов природы, которые выводят систему из состояния равновесия. В естественных условиях постоянно происходят загрязнения различных форм: появление и размножение в экосистеме чуждых ей видов организмов, например различных бактерий (такое загрязнение называют биологическим); увеличение концентраций тех или иных веществ и внесение в ландшафт чуждых веществ, например в результате природных катастроф или других явлений (ураганы, цунами, извержение вулканов и т.д.); изменение потоков энергии и появление новых источников энерт гии и т.д.

Главным для природных систем является объем загрязнения: в состоянии ли системы справиться с этим загрязнением или нет. По существу загрязнение – все то, что находится не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы. Загрязнителями являются химические вещества (жидкости, газы, в твердом состоянии), а также различные выбросы энергии, в том числе тепло, шум, излучения, вибрация и т.д.

В целом загрязнения можно классифицировать по следующим основным критериями:

- естественное (природное) и антропогенное;

- первичное, вторичное, многократное;

- по объектам воздействия: водоемы, почва, атмосфера, ландшафты, недра, растения, животные, люди, климат, территория, регион и др.;

- прямые, опосредованные, суммарные;

- по уровню последствий: локальные, региональные, национальные, континентальные, глобальные, катастрофические;

- по виду энергетического воздействия: механические, физические, физико-химические, химические, биологические в различных проявлениях и сочетаниях;

- по характеру загрязнения: изъятие природных ресурсов, изменение ландшафтов, преобразование территорий, исчезновение видов, загрязнение окружающей среды;

- по количественным показателям: в пределах установленных нормативов ниже и выше их; соответствие санитарным и гигиеническим нормам; проявлении отрицательных эффектов, степени риска и т.д.;

- по временным нормативам: кратковременные, длительные, постоянные;

- по степени воздействия: последствия обратимые и необратимые, эффект явный или скрытый, с наличием вторичных факторов и цепных реакций и т.п.

В качестве примера глобального загрязнения в результате хозяйственной деятельности человека, которое ведет к непредсказуемым последствиям, можно привести стойкие органические загрязнители (СОЗ) - это первичные и побочные продукты промышленности. Появились они сравнительно недавно. В настоящее время к СОЗ отнесено 12 веществ: полихлорированные диоксины и фураны, полихлорбифенилы, ДДТ, хлордан, гептахлор, гексахлорбензол, токсафен, алдрин, диелдрин, эндрин и мирекс.

Как правило, СОЗ имеют некоторые общие характеристики: они представляют собой малолетучие химически прочные соединения, которые могут оставаться в окружающей среде в течение длительного времени, не подвергаясь разложению. Попав в воздух, СОЗ перемещаются на большие расстояния, вплоть до регионов, расположенных в тысячах километрах от первоначальных источников загрязнения, например таких, как Арктика.

СОЗ накапливаются в жировых тканях животных и человека. При этом даже малые концентрации некоторых стойких органических загрязнителей могут приносить существенный вред, приводя к развитию болезней иммунной и репродуктивной системы, врожденным дефектам у детей, раковым заболеваниям. Под воздействием СОЗ произошло резкое снижение численности популяций таких морских млекопитающих, как тюлень, дельфин, белуха. Высокая частота мертворожденных, выкидышей, врожденных пороков развития, болезней репродуктивной системы у женщин - неполный перечень последствий воздействия СОЗ на человека.

Можно сформулировать следующие основные аспекты антропогенного воздействия на природную среду.

1. Из биосферы выводятся различные по площади территории и даже акватории, существование экосистем на которых прекращается.

2. Из природы изымается огромное количество так называемых полезных ископаемых: углеводородного топлива, руд и т.д.

3. Растения стали предметом заготовки за счет изъятия из природы в виде обработанной древесины и другого сырья, топлива, пищи и т.п.

4. Активное использование воды природных водоемов с последующим полным изъятием или существенным загрязнением.

5. Гигантские выбросы в атмосферу различных газообразных, твердых и даже жидких в виде мелких капель химических веществ, в том числе отсутствующих в природном воздухе.

6. Внесение в почву различных химических веществ: удобрений и средств защиты растений, а также нефтепродуктов, коммунальных и промышленных отходов и пр.

7. Принципиально обратное природным процессам использование энергии. Солнечная энергия, поступающая на Землю в рассеянном виде, концентрируется автотрофными растениями в создаваемом им органическом веществе, которое человек сжигает, переводя энергию в рассеянное состояние, главным образом в виде тепла в атмосферу. В результате изменены потоки энергии.

8. Антропогенное воздействие нарушило природный баланс биологического разнообразия; многочисленные виды исчезли навсегда, другие неестественно трансформировались, некоторые имеют необычную для природы распространенность и высокую численность.Все это привело к нарушению генофонда природы и снижению стабильности как отдельных экосистем, так и биосферы в целом.

9. Воздействие человеческой деятельности принципиально изменило круговороты в природе. Это в первую очередь коснулось потоков:

- кислорода: активное использование его в печах, двигателях и т.п. и уменьшение количества кислородовыделяющих растений;

- углерода: сжигание топлива, увеличение объемов углекислого газа как за счет его образования, так и за счет уменьшения лесов, как основного переработчика углекислого газа;

- серы: около 99% диоксида серы и 35% других соединений серы в атмосфере имеют антропогенное происхождение;

- азота: выбрасывание в атмосферу оксида азота при сжигании топлива, что в конечном итоге приводит к азотнокислым дождям, выделению "парникового" газа - закиси азота (N₂О), попадание в водоемы большего числа нитрат-ионов и ионов аммония, что приводит к изменению состава водной флоры и повышенному расходу растворенного в воде кислорода, изменение баланса нитратов в почве;

- фосфора: изъятие большого количества фосфатных руд и увеличения фосфат-ионов в водоемах, что также нарушает баланс водной флоры;

- воды: активный водозабор, изъятие подземных вод, повышение испарения, в т.ч. за счет создания искусственных водоемов. Необходимо отметить, что самым бессмысленным и ужасающим по последствиям для всего живого и неживого является война. Война и вся беспрерывная подготовка к ней: гонка вооружений, накопление вооружений и боеприпасов, забирает самых лучших инженеров, конструкторов, ученых в создание этих вооружений и боеприпасов и самых здоровых людей (офицеры и солдаты) в эксплуатацию и охрану этих вооружений и боеприпасов - и все это ради уничтожения себе подобных. Результаты любых военных действий беспрецедентны: гибнут люди, материальные ценности, животные, растения, другие живые организмы, резко изменяются условия окружающей среды.

Решение проблемы загрязнения окружающей среды должно идти по следующим направлениям:

- изучение, моделирование и прогноз процессов загрязнения и борьбы с ними;

- обеспечение абсолютного приоритета решения экологических задач перед всеми остальными, включая экономическую эффективность (в т.ч. величину капитальных затрат), производительность и т.п.;

- создание промышленных и иных комплексов, реализующих малоотходные, ресурсосберегающие технологии;

- разработка и внедрение технических методов и средств предотвращения загрязнения и очистки;

- развитие и широкое использование биологических методов очистки;

- применение маловодных технологий и замкнутых, бессточных водных систем;

- обеспечение вторичного использования отходов производства и вышедших из эксплуатации изделий;

рациональная планировка застройки и расположения производственных объектов;

- организация экологически ориентированного управления на всех уровнях: федеральном, региональном, местном, объекте экономики.

Природоохранные мероприятия можно разделить по двум группам:

- проводимые с целью предотвращения загрязнения окружающей среды;

- направленные на ликвидацию последствий загрязнений.

Охрана окружающей среды включает в себя правовые, экономические, управленческие вопросы и представляет собой комплекс законодательных актов государственных и региональных органов управления и контроля; экологического мониторинга; научно-исследовательских работ; экономического образования и пропаганды; организационных и контролирующих структур на предприятиях и учреждениях; конкретных мероприятий программ и проектов; системы экономического стимулирования и обеспечения, а также международного сотрудничества, во главе которого стоит политика экологических приоритетов.

Важнейшем в решении экологических задач является переход на малоотходное и ресурсосберегающее производство, часто называемое "безотходное производство". Необходимо отметить, что этот термин неточен по существу: нет и не может ни экологически чистого, ни безотходного производства. Полный перевод энергии в так называемую полезную работу, как полный переход одного вещества - сырья - в другое – продукт, противоречит второму закону термодинамики. Переход к малоотходному и ресурсосберегающему производству - процесс длительный, сложный и требующий немалых затрат.

В определенном смысле "безотходным" можно назвать производство, при котором происходит комплексная переработка первичного сырья в нескольких стадиях (самостоятельных производств), что в конечном итоге приводит к полному использованию всех компонентов сырья или, в крайнем случае, получении небольшого количества совершенно безвредных отходов. Поэтому безотходное производство может быть реализовано только в качестве производственно-территориальных комплексов, имеющих замкнутые циклы. Эти циклы должны содержать не только полное использование первичных и вторичных ресурсов, но и максимально возможное использование ряда отходов при производстве продуктов питания, в частности горячую и теплую воду, в строительстве, в т.ч. дорожном, и т.д.

Конкретизируя задачи развития производства в малоотходное с низким уровнем загрязнения, можно характеризовать его следующим образом:

- предельно ограниченное, точно рассчитанное и обоснованное использование первичных ресурсов;

- создание таких конструкций изделий, включая упаковку и тару, которые обеспечили бы их вторичное использование, в том числе как вторичные ресурсы;

- полный отказ от использования экологически грязных технологий, максимально возможная замена ядерных и химических производств;

- уменьшение энергозатрат;

- максимальное уменьшение металло- и другой материалоемкости изделий;

- полная замена материалов, оказывающих особое вредное влияние на окружающую среду, типа фреонов, источников летучих органических соединений и т.п.;

- наибольшее использование вторичных ресурсов, переход на полную переработку использованных изделий и так называемых отходов производства;

- обеспечение такого уровня очистки газов, который позволил бы исключить любое загрязнение атмосферы, широко используя биологические методы;

- исключение любых сбросов в водную среду, в первую очередь за счет создания замкнутых водооборотов и применения маловодных технологий;

- безусловный приоритет экологическим проблемам по отношению к любым другим при планировании, проектирование организации и реализации любых проектов;

- полный переход от мероприятий по уменьшению вредных выбросов и очистке к политике предупреждения и предотвращения загрязнения.

Такое производство является сберегающим с точки зрения отношения к природе и соответствует истинным стремлениям к экологической чистоте в производстве. В этом смысле любое совершенствование технологии, создания новой техники необходимо рассматривать и реализовывать только с позиций постоянного усиления экологических принципов.

В случае когда технологически или с помощью технологического оборудования не удается предотвратить загрязнения среды, применяют различные методы очистки, которые можно свести к следующим основным направлениям:

- фильтрация, т.е. пропускание загрязненных воздуха, воды, других газов и жидкостей через перегородки (фильтры), на которых задерживаются примеси;

- рассеивание, т.е. уменьшение концентрации за счет увеличения объемы воздуха (или воды);

- отстаивание, т.е. использование разной плотности загрязненного вещества и воды (или другой жидкости);

- химические методы;

- электрические методы, основанные на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передача заряда ионов частицам примесей и их осаждения на электродах, а также электролиз.

Особую эффективность очистки от загрязнений приносит применение методов биологической очистки.

Они по своей сути используют природные процессы. Так, очевидно, что в экосистеме происходит беспрерывная переработка различных веществ, в том числе тех, которые являются для этой экосистемы инородными и в известной степени вредными.

Основная идея биоочистки – использование биологических объектов (живых организмов) для сбора и нейтрализации загрязнений. Ими могут быть известные организмы: растения, рыбы, бактерии и т.д., а также специально выведенные для конкретной задачи очистки.

Так например, известно, что хвойные деревья накапливают радионуклиды, амброзия поглощает свинец из почвы, водный гиацинт извлекает из воды свинец, калий, никель, ртуть.

Использование биологической очистки позволяет получать высокие результаты без использования сложных технических систем и устройств.

Так, например, очень распространенные антибиотики, вырабатываемые микроорганизмами, по существу очищают организмы человека, животных, растений от возбудителей опасных болезней. Ряд высших растений выделяют фитонциды, которые создают вокруг растений зону, недоступную многим микроорганизмам, в которой содержится в 200 раз меньше бактерий, чем в прилегающей природной среде. Убивают болезнетворных микробов вещества, содержащиеся в чесноке, редьке, перце, луке, хрене и других известных растений. Решая задачу применения биологических методов очистки в конкретном случае, необходимо выбрать или имеющиеся организмы, или создать биотехнологии для выработки новых.