АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ
Загрязнение окружающей среды - нежелательное изменение ее свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Оно приводит или может привести в будущем к вредному воздействию на литосферу, гидросферу, атмосферу, на растительный и животный мир, на здания, конструкции, материалы, на самого человека. Оно подавляет способность природы к самовосстановлению своих свойств.
Загрязнение окружающей среды человеком имеет длительную историю. Еще жители Древнего Рима жаловались на загрязненность вод реки Тибр. Жителей Афин и Древней Греции беспокоило загрязнение акватории порта Пирей. Уже в средние века появились законы об охране окружающей среды.
Главный источник загрязнения - возвращение в природу той огромной массы отходов, которые образуются в процессе производства и потребления человеческого общества. Уже в 1970 г. они составили 40 млрд. т, а к концу XX в. возросли до 100 млрд. т.
При этом следует различать количественное и качественное загрязнение.
Количественное загрязнение окружающей среды возникает в результате возвращения в нее тех веществ и соединений, которые встречаются в природе в естественном состоянии, но в гораздо меньших количествах (например, это соединения железа и других металлов).
Качественное загрязнение окружающей среды связано с поступлением в нее неизвестных природе веществ и соединений, создаваемых в первую очередь промышленностью органического синтеза.
Загрязнение литосферы (почвенного покрова) происходит в результате промышленной, строительной и сельскохозяйственной деятельности. При этом в роли главных загрязнителей выступают металлы и их соединения, удобрения, ядохимикаты, радиоактивные вещества, концентрация которых приводит к изменению химического состава почв. Все более сложной становится и проблема накопления бытового мусора; не случайно на Западе по отношению к нашему времени иногда применяют термин "мусорная цивилизация".
И это не говоря уже о полном разрушении почвенного покрова в результате, прежде всего, открытых горных разработок, глубина которых - в том числе и в России - иногда достигает 500 м и даже большей. Так называемые бедленды ("дурные земли"), полностью или почти полностью потерявшие свою продуктивность, занимают уже 1 % поверхности суши.
Загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. К концу 90-х гг. общий мировой объем сточных вод приблизился к 5 тыс. км3 в год, или к 25% от "водного пайка" Земли. Но поскольку для разбавления этих вод требуется в среднем в 10 раз больший объем чистой воды, фактически они загрязняют гораздо больший объем русловых вод. Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не только в росте непосредственного водозабора - главная причина обострения проблемы пресной воды.
К числу сильно загрязненных относятся многие реки - Рейн, Дунай, Сена, Темза, Тибр, Миссисипи. Огайо, Волга, Днепр, Дон, Днестр. Нил, Ганг и др. Растет и загрязнение Мирового океана, "здоровью" которого угрожают одновременно с побережья, с поверхности, со дна, из рек и атмосферы. Ежегодно в Океан попадает огромное количество отходов. Наиболее загрязнены внутренние и окраинные моря - Средиземное, Северное, Ирландское, Балтийское, Черное, Азовское, внутреннее Японское, Яванское, Карибское, а также Бискайский, Персидский, Мексиканский и Гвинейский заливы.
Средиземное море - самое крупное внутреннее море на Земле, колыбель нескольких великих цивилизаций. На его берегах расположено 18 стран, живут 130 млн. человек, расположено 260 портов. Кроме того, Средиземное море - одна из главных зон мирового судоходства: в нем одновременно находятся 2,5 тыс. судов дальнего плавания и 5 тыс. каботажных. По его трассам ежегодно проходит 300 -350 млн. т нефти. В результате это море в 60-70-х гг. превратилось едва ли не в главную "помойную яму" Европы.
Загрязнение коснулось не только внутренних морей, но и центральных частей океанов. Возрастает угроза для глубоководных впадин: имели место случаи захоронения в них токсичных веществ и радиоактивных материалов.
Но особую опасность для Океана представляет нефтяное загрязнение. В результате утечки нефти при ее добыче, транспортировке и переработке в Мировой океан ежегодно попадает (по разным источникам) от 3 до 10 млн т нефти и нефтепродуктов. Космические снимки показывают, что уже около 1/3 всей его поверхности покрыто маслянистой пленкой, которая снижает испарение, угнетает развитие планктона, ограничивает взаимодействие Океана с атмосферой. Больше всего загрязнен нефтью Атлантический океан. Движение поверхностных вод в Океане приводит к распространению загрязнения на большие расстояния.
Загрязнение атмосферы происходит в результате работы промышленности, транспорта, а также различных топок, которые в совокупности ежегодно выбрасывают "на ветер" миллиарды тонн твердых и газообразных частиц. Основные загрязнители атмосферы - окись углерода (СО) и сернистый газ (SO 2), образующиеся, прежде всего, при сжигании минерального топлива, а также оксиды серы, азота, фосфора, свинец, ртуть, алюминий и другие металлы.
Сернистый газ служит главным источником так называемых кислотных дождей, которые особенно широко распространены в Европе и в Северной Америке. Кислотные осадки снижают урожайность, губят леса и другую растительность, уничтожают жизнь в речных водоемах, разрушают здания, отрицательно сказываются на здоровье людей.
В Скандинавии, которая получает кислотные осадки в основном из Великобритании и ФРГ, погибла жизнь в 20 тыс. озер, в них исчезли лосось, форель и другая рыба. Во многих странах Западной Европы происходит катастрофическая гибель лесов. Такая же гибель лесов началась и в России. Воздействия кислотных осадков не выдерживают не только живые организмы, но и камень.
Особую проблему создает увеличение выбросов в атмосферу диоксида углерода (СО 2). Если в середине XX в. во всем мире эмиссия СО 2 составляла примерно 6 млрд. т, то в конце века она превысила 25 млрд. т. Основную ответственность за эти выбросы несут экономически развитые страны северного полушария. Но в последнее время выбросы углерода значительно возросли также в некоторых развивающихся странах в связи с развитием промышленности и особенно энергетики. Вы знаете, что такие выбросы угрожают человечеству так называемым парниковым эффектом и глобальным потеплением климата. А растущая эмиссия хлорфторуглеродов (фреонов) уже привела к образованию огромных "озоновых дыр" и частичному разрушению "озонового барьера". Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. свидетельствует о том, что случаи радиоактивного загрязнения атмосферы также нельзя полностью исключить.
РЕШЕНИЕ ПРИРОДООХРАННЫХ ПРОБЛЕМ: ТРИ ГЛАВНЫХ ПУТИ.
Но человечество не только засоряет свое "гнездо". Оно разработало пути охраны окружающей среды и уже приступило к их осуществлению.
Первый путь заключается в создании разного рода очистных сооружений, в применении малосернистого топлива, уничтожении и переработке мусора, строительстве дымовых труб высотой 200-300 м и более, рекультивации земель и др. Однако даже самые современные сооружения не обеспечивают полного очищения. А сверхвысокие дымовые трубы, снижая концентрацию вредных веществ в данном месте, способствуют распространению пылевого загрязнения и кислотных дождей на гораздо более обширные территории: труба высотой в 250 м увеличивает радиус рассеивания до 75 км.
Второй путь состоит в разработке и применении принципиально новой природоохранительной ("чистой") технологии производства, в переходе к малоотходным и безотходным производственным процессам. Так, переход от прямоточного (река - предприятие - река) водоснабжения к оборотному и тем более к "сухой" технологии может обеспечить сначала частичное, а затем и полное прекращение сброса сточных вод в реки и водоемы.
Этот путь является главным, поскольку он не просто уменьшает, а предупреждает загрязнение окружающей среды. Но он требует огромных расходов, непосильных для многих стран.
Третий путь заключается в глубоко продуманном, наиболее рациональном размещении так называемых "грязных" производств, оказывающих отрицательное воздействие на состояние окружающей среды. К числу "грязных" производств, прежде всего, относятся химическая и нефтехимическая, металлургическая, целлюлозно-бумажная промышленность, тепловая энергетика, производство стройматериалов. При размещении таких предприятий особенно необходима географическая экспертиза.
Еще один путь - повторное использование сырья. В развитых странах запасы вторичного сырья равны разведанным геологическим. Центры заготовок вторсырья - старопромышленные районы Зарубежной Европы, США, Японии, европейской части России.
Таблица 14. Доля макулатуры в производстве бумаги и картона в конце 80-ых гг, в %.
Расхищение природных ресурсов и рост загрязнения окружающей среды стали препятствием не только для дальнейшего развития производства. Нередко они угрожают и самой жизни людей. Поэтому еще в 70-80-х гг. большинство экономически развитых стран мира стало осуществлять разнообразную природоохранную деятельность, проводить экологическую политику
. Были приняты строгие природоохранные законы, разработаны долгосрочные программы улучшения окружающей среды, введены системы штрафов (по принципу "платит тот, кто загрязняет"), созданы специальные министерства и другие государственные органы. Одновременно началось массовое движение общественности в защиту окружающей среды. Во многих странах появились и добились немалого влияния партии "зеленых", возникли различные общественные организации, например "Гринпис".
В результате в 80-90-х гг. загрязнение окружающей среды в ряде экономически развитых стран стало постепенно уменьшаться, хотя в большинстве развивающихся стран и в некоторых странах с переходной экономикой, включая Россию, оно по-прежнему остается угрожающим.
Отечественные ученые-географы выделяют на территории России 16 критических экологических районов, которые в совокупности занимают 15% территории страны. Среди них преобладают промышленно-городские агломерации, но есть также сельскохозяйственные и рекреационные районы.
В наше время для проведения природоохранной деятельности, осуществления экологической политики недостаточно мер, предпринимаемых отдельными странами. Необходимы усилия всего мирового сообщества, которые координируются ООН и другими международными организациями. В 1972 г. в Стокгольме состоялась первая Конференция ООН по проблемам окружающей среды, день ее открытия - 5 июня - был объявлен Всемирным днем окружающей среды. В дальнейшем был принят важный документ "Всемирная стратегия охраны природы", содержавший развернутую программу действий всех стран. Еще одна такая же конференция состоялась в 1992 г. в Рио-де-Жанейро. Она приняла "Повестку дня на XXI век" и другие важнейшие документы. В системе ООН существует специальный орган - Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), который координирует работы, ведущиеся в разных странах, обобщает мировой опыт. Активно участвуют в природоохранной деятельности Международный союз охраны природы (МСОП), Международный географический союз (МГС) и другие организации. В 80-90-х гг. были заключены международные соглашения о снижении выбросов углерода, фреонов и многие другие. Некоторые из предпринимаемых мер имеют ярко выраженные географические аспекты.
В конце 90-х гг. в мире насчитывается уже около 10 тыс. охраняемых природных территорий (ОПТ). Больше всего их в США, Австралии, Канаде, Китае, Индии. Общее число национальных парков приближается к 2 тыс., а биосферных заповедников - к 350.
С 1972 г. действует Конвенция ЮНЕСКО по охране Всемирного культурного и природного наследия. В 1998 г. в Список Всемирного наследия, который ежегодно дополняется, входили 552 объекта - в том числе 418 культурных, 114 природных и 20 культурно-природных. Больше всего таких объектов в Италии и Испании (по 26), во Франции (23), в Индии (21), в ФРГ и Китае (по 19), в США (18), в Великобритании и Мексике (по 17). В России их пока 12.
И, тем не менее, каждый из вас, граждан наступающего XXI в., должен всегда помнить о заключении, к которому пришли на Конференции "Рио-92": "Планета Земля находится в такой опасности, в какой она не была никогда".
ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РЕСУРСОВЕДЕНИЕ И ГЕОЭКОЛОГИЯ
В географической науке в последнее время оформились два взаимосвязанных направления - ресурсоведческое и геоэкологическое.
Географическое ресурсоведение изучает размещение и структуру отдельных видов природных ресурсов и их комплексов, вопросы их охраны, воспроизводства, экономической оценки, рационального использования и ресурсообеспеченности.
Ученые, представляющие это направление, разработали различные классификации природных ресурсов, предложили концепции природно-ресурсного потенциала
, ресурсных циклов
, территориальных сочетании природных ресурсов, природно-технических (геотехнических) систем и другие. Они участвуют также в составлении кадастров природных ресурсов, их экономической оценке.
| Природно-ресурсный потенциал (ПРП) территории
- это совокупность ее природных ресурсов, которые могут быть использованы в хозяйственной деятельности с учетом научно-технического прогресса. ПРП характеризуется двумя главными показателями - размерами и структурой, которая включает минерально-сырьевой, земельный, водный и другие частные потенциалы. Ресурсный цикл позволяет проследить последовательные стадии круговорота природных ресурсов: выявление, извлечение, переработку, потребление, возвращение отходов обратно в окружающую среду. Примерами ресурсных циклов могут служить: цикл энергоресурсов и энергии, цикл металлорудных ресурсов и металлов, цикл лесных ресурсов и лесоматериалов. |
Геоэкология
с географических позиций изучает процессы и явления, возникающие в окружающей природной среде в результате антропогенного вмешательства в нее. К числу концепций геоэкологии относятся, например, концепция мониторинга
Основные понятия:
географическая (окружающая) среда, рудные и нерудные полезные ископаемые, рудные пояса, бассейны полезных ископаемых; структура мирового земельного фонда, южный и северный лесные пояса, лесистость; гидроэнергетический потенциал; шельф, альтернативные источники энергии; ресурсообеспеченность, природно-ресурсный потенциал (ПРП), территориальное сочетание природных ресурсов (ТПСР), районы нового освоения, вторичные ресурсы; загрязнение окружающей среды, экологическая политика.
Навыки и умения: уметь давать характеристику природных ресурсов страны (региона) по плану; использовать различные методы экономической оценки природных ресурсов; давать характеристику природных предпосылок для развития промышленности, сельского хозяйства страны (региона) по плану; давать краткую характеристику размещения основных видов природных ресурсов, выделять страны "лидеры" и "аутсайдеры" по обеспеченности тем или иным видом природных ресурсов; приводить примеры стран, не обладающих богатыми природными ресурсами, но достигших высокого уровня экономического развития и наоборот; приводить примеры рационального и нерационального использования ресурсов.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ – привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.
Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду.
Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.
Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов.
Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В 19 в., когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера.
В середине 20 в. некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека.
Хотя химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений (рис. 1), для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений (рис. 2). Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества.
В зависимости от особенностей циклов массообмена загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную территорию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов – глобальные, региональные и локальные
Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы.
В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992) (). Главное в Протоколе – количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО 2 , в атмосферу в 2008–2012. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы – 100% от уровня 1990. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии – 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола .
К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров.
В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно поживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе.
Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зарастание водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей.
В качестве примера, показывающего изменения структуры биологического круговорота в результате деятельности человека, можно рассмотреть данные для лесной зоны европейской части России (таблица). В доисторические времена вся эта территория была покрыта лесами, сейчас их площадь уменьшилась почти вдвое. Их место заняли поля, луга, пастбища, а также города, поселки, транспортные магистрали. Уменьшение общей массы некоторых элементов за счет общего уменьшения массы зеленых растений компенсируется внесением удобрений, которое вовлекает в биологическую миграцию значительно больше азота, фосфора и калия, чем естественная растительность. Вырубка леса и распашка почв способствуют усилению водной миграции. Таким образом, существенно увеличивается содержание соединений некоторых элементов (азота, калия, кальция) в природных водах.
| Таблица 3. МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ (млн. т в год) в доисторический период (на сером фоне) и в настоящее время (на белом фоне) | ||||||||||
| Азот | Фосфор | Калий | Кальций | Сера | ||||||
| Атмосферные осадки | 0,9 | 0,9 | 0,03 | 0,03 | 1,1 | 1,1 | 1,5 | 1,5 | 2,6 | 2,6 |
| Биологический круговорот | 21,1 | 20,6 | 2,9 | 2,4 | 5,5 | 9,9 | 9,2 | 8,1 | 1,5 | 1,5 |
| Поступления с удобрениями | 0 | 0,6 | 0 | 0,18 | 0 | 0,45 | 0 | 12,0 | 0 | 0,3 |
| Вывоз урожая, рубка леса | 11,3 | 0 | 1,1 | 0 | 4,5 | 0 | 5,3 | 0 | 0,6 | |
| Водный сток | 0,8 | 1,21 | 0,17 | 0,17 | 2,0 | 6,1 | 7,3 | 16,6 | 5,4 | 4,6 |
Загрязнителями воды являются и органические отходы. На их окисление расходуется дополнительное количество кислорода. При слишком низком содержании кислорода нормальная жизнь большинства водных организмов становится невозможной. Аэробные бактерии, которым необходим кислород, также погибают, вместо них развиваются бактерии, использующие для своей жизнедеятельности соединения серы. Признаком появления таких бактерий является запах сероводорода – одного из продуктов их жизнедеятельности.
Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свиней и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца, олова, меди, молибдена, хрома, никеля и кобальта (рис. 3).
Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде.
Помимо накопления в почве токсичных и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов.
Основными мерами борьбы с загрязнением атмосферы являются: строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы газоочистки и пылеулавливания. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций.
Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О 3 . В 1974 установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются.
Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров.
Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры – не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.
Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. Если потери вещества, хотя бы теоретически, все же можно предотвратить, то экологические проблемы энергетики все равно останутся. Теплового загрязнения нельзя избежать в принципе, а так называемые экологически чистые источники энергии, например ветряные электростанции, все равно наносят ущерб окружающей среде.
Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.
Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.
Елена Савинкина
Загрязнение окружающей среды представляет собой , которую регулярно обсуждают в новостях и научных кругах. Создано множество международных организаций, направленных на борьбу с ухудшением природных условий. Учёные давно бьют тревогу о неминуемости в самое ближайшее время.
На данный момент о загрязнении окружающей среды известно многое – написано большое количество научных работ и книг, проведены многочисленные исследования. Но в решении проблемы человечество продвинулось совсем незначительно. Загрязнение природы по-прежнему остаётся важным и актуальным вопросом, откладывание которого в долгий ящик может обернуться трагично.
В связи с интенсивной индустриализацией общества загрязнение окружающей среды особенно обострилось в последние десятилетия. Однако, несмотря на этот факт, природное загрязнение является одной из самых древних проблем в истории человечества. Ещё в эпоху первобыта люди начали варварски уничтожать леса, истреблять животных и изменять ландшафт земли для расширения территории проживания и получения ценных ресурсов.
Уже тогда это приводило к изменению климата и другим экологическим проблемам . Рост народонаселения планеты и прогресс цивилизаций сопровождался усиленной добычей полезных ископаемых, осушением водоёмов, а также химическим загрязнением биосферы. Промышленная революция ознаменовала не только новую эру в общественном укладе, но и новою волну загрязнения.
С развитием науки и техники учёные получили инструменты, с помощью которых стал возможным точный и подробный анализ экологического состояния планеты. Метеосводки, контроль химического состава воздуха, воды и почвы, спутниковые данные, а также повсеместно дымящие трубы и нефтяные пятна на воде говорят о том, что проблема стремительно усугубляется с расширением техносферы. Недаром появление человека называют главной экологической катастрофой.
Существует несколько классификаций загрязнений природы, основанных на их источнике, направленности, других факторах.
Итак, выделяют следующие виды загрязнения окружающей среды:
В действительности один вид загрязнения может сопровождаться другим или несколькими сразу.
Газообразная оболочка планеты является неотъемлемым участником природных процессов, определяет тепловой фон и климат Земли, защищает от губительной космической радиации, влияет на рельефообразование.
Состав атмосферы менялся в течение всего исторического развития планеты. Сложившаяся сегодня ситуация такова, что часть объёма газовой оболочки определяется хозяйственной активностью человека. Состав воздуха неоднороден и отличается в зависимости от географического положения – в индустриальных районах и крупных городах высокий уровень вредных примесей.
Эти загрязнители являются причиной содержания в атмосфере тяжёлых металлов, таких как свинец, ртуть, хром, медь. Они – постоянные компоненты воздуха в промышленных зонах.
Современные электростанции ежедневно выбрасывают в атмосферу сотни тонн углекислого газа, а также сажу, пыль и золу.
Увеличение числа автомобилей в населённых пунктах привело к повышению концентрации целого ряда вредных газов в воздухе, которые входят в состав машинного выхлопа. Из-за антидетонационных присадок, добавляемых к транспортному топливу, происходит выброс больших количеств свинца. Автомобили вырабатывают пыль и золу, которые загрязняют не только воздух, но и почву, оседая на земле.
Атмосферу также загрязняют очень токсичные газы, которые выбрасываются предприятиями химической промышленности. Отходы химзаводов, например, оксиды азота и серы, являются причиной и способны вступать в реакции с компонентами биосферы с образованием других опасных производных.
В результате человеческой деятельности регулярно происходят лесные пожары, во время которых происходит выброс колоссальных количеств диоксида углерода.
Почва – это тонкий слой литосферы, образовавшийся в результате природных факторов, в котором протекает большая часть процессов обмена между живыми и неживыми системами.
Из-за добычи природных ископаемых, горнопромышленных работ, сооружения зданий, дорог и аэродромов уничтожаются масштабные площади почв.
Нерациональная хозяйственная деятельность человека стала причиной деградации плодородного слоя земли. Изменяется его естественный химический состав, происходит механическое загрязнение. Интенсивное развитие сельского хозяйства приводит к существенным потерям земель. Частое вспахивание делает их уязвимыми перед затоплениями, засолениями и ветрами, что является причиной эрозии почвы.
Обильное применение удобрений, инсектицидов и химических ядов для уничтожения вредителей и очищения от сорняков приводит к попаданию в почву неестественных для неё токсичных соединений. В результате антропогенной деятельности происходит химическое загрязнение земель тяжёлыми металлами и их производными. Основным вредным элементом является свинец, а также его соединения. При переработке свинцовых руд выбрасывается около 30 килограммов металла с каждой тонны. Автомобильный выхлоп, содержащий большое количество данного металла, оседает в почве, отравляя обитающие в ней организмы. Сливы жидких отходов с рудников заражают землю цинком, медью и другими металлами.
Электростанции, радиоактивные осадки от ядерных взрывов, научно-исследовательские центры по изучению атомной энергии являются причиной попадания в почву радиоактивных изотопов, которые потом поступают в организм человека с продуктами питания.
Сконцентрированные в недрах земли запасы металлов рассеиваются, как следствие производственной активности человека. Потом они концентрируются в верхнем слое почвы. В древности человек использовал 18 элементов, из находящихся в земной коре, а сегодня – все известные.
На сегодняшний день водная оболочка земли загрязнена намного больше, чем можно представить. Нефтяные пятна и плавающие на поверхности бутылки – это лишь то, что можно увидеть. Значительная часть загрязнителей находится в растворённом состоянии.
Порча воды может происходить естественным образом. В результате селей и паводков из материковой почвы вымывается магний, который попадает в водоёмы и наносит вред рыбам. В результате химических превращений в пресные воды проникает алюминий. Но естественное загрязнение составляет пренебрежимо малую долю по сравнению с антропогенным. По вине человека в воду попадают:
Источниками этих загрязнителей являются фермерские хозяйства, рыбный промысел, нефтяные платформы, электростанции, предприятия химической промышленности, канализационные стоки.
Кислотные дожди, которые также являются результатом человеческой деятельности, растворяя грунт, вымывают тяжёлые металлы.
Помимо химического существует физическое, а именно – тепловое. Больше всего воды применяется в производстве электроэнергии. Тепловые станции используют её для охлаждения турбин, а отработанная нагретая жидкость сливается в водоёмы.
Механическое ухудшение качества воды бытовыми отходами в населённых пунктах приводит к сокращению мест обитания живых существ. Некоторые виды гибнут.
Загрязнённая вода – основная причина большинства заболеваний. В результате отравления жидкости погибает множество живых существ, страдает экосистема океана, нарушается нормальное протекание природных процессов. Загрязнители в конечном счёте попадают в организм человека.
Во избежание экологической катастрофы борьба с физическим загрязнением должна быть первостепенной задачей. Проблема должна решатся на международном уровне, потому что у природы нет государственных границ. Для предупреждения загрязнения необходимо вводить санкции предприятиям, выбрасывающим отходы в окружающую среду, налагать крупные штрафы за размещение мусора в неположенном месте. Стимуляция к соблюдению норм экологической безопасности также может быть осуществлена финансовыми методами. Такой подход доказал свою эффективность в некоторых странах.
Перспективным направлением по борьбе с загрязнением является применение альтернативных источников энергии. Использование солнечных батарей, водородного топлива и других сберегающих технологий позволит уменьшить выброс токсичных соединений в атмосферу.
К другим методам борьбы с загрязнением можно отнести:
Загрязнение окружающей среды представляет собой масштабную мировую проблему, решить которую возможно лишь при активном участии каждого, кто называет планету Земля своим домом, иначе экологическая катастрофа будет неминуема.
Под загрязнением окружающей среды следует понимать «изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту». Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме загрязнения.
Загрязнение окружающей среды - это поступление в нее вредных веществ, могущих нанести ущерб здоровью человека, неорганической природе, растительному и животному миру или стать помехой в той или иной человеческой деятельности.
Из-за больших количеств поступающих в среду отходов человеческой деятельности способность окружающей среды к самоочищению находится на пределе. Значительная часть этих отходов чужда природной среде: они либо ядовиты для микроорганизмов, разрушающих сложные органические вещества и превращающих их в простые неорганические соединения, либо вообще не разрушаются и поэтому накапливаются в различных частях окружающей среды.
Влияние человека на природу ощущается практически везде.
Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.
Естественный источник — это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.
Антропогенные, в основном делят на три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места.
Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнения — теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.
По данным ученых (1990 г), ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т. оксидов серы, 65 млн. т. оксидов азота, 1,4 млн. т. хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком).
Наиболее распространенные загрязнители атмосферы поступают в нее в основном в двух видах: либо в виде взвешенных частиц (аэрозолей), либо в виде газов. По массе львиную долю - 80-90 процентов - всех выбросов в атмосферу из-за деятельности человека составляют газообразные выбросы. Существуют 3 основных источника образования газообразных загрязнений: сжигание горючих материалов, промышленные производственные процессы и природные источники.
Рассмотрим основные вредные примеси антропогенного происхождения.
— Оксид углерода . Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
— Сернистый ангидрид . Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах.
— Серный ангидрид . Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
— Сероводород и сероуглерод . Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
— Окислы азота . Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.
— Соединения фтора . Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фторводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
— Соединения хлора . Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров.
Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения.
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнения воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов.
Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы — искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.
Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли.
Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств — измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются окись углерода и сернистый газ.
Нельзя забывать и о фреонах, или хлорфторуглеводородах. Фреоны широко используются в производстве и в быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, а также в аэрозольных упаковках. А именно с понижением содержания озона в верхних слоях атмосферы медики связывают рост количества раковых заболеваний кожи. Известно, что атмосферный озон образуется в результате сложных фотохимических реакций под воздействием ультрафиолетовых излучений Солнца. Озон, поглощая ультрафиолетовое излучение, предохраняет все живое на земле от гибели. Фреоны же, попадая в атмосферу, под действием солнечного излучения распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее интенсивно разрушает озон.
Почти все загрязняющие вещества, которые первоначально попали в атмосферу, в конечном итоге оказываются на поверхности суши и воды. Оседающие аэрозоли могут содержать ядовитые тяжелые металлы - свинец, кадмий, ртуть, медь, ванадий, кобальт, никель. Обычно они малоподвижны и накапливаются в почве. Но в почву попадают с дождями также кислоты. Соединяясь с ними, металлы могут переходить в растворимые соединения, доступные растениям. В растворимые формы переходят также вещества, постоянно присутствующие в почвах, что иногда приводит к гибели растений. Примером может служить весьма распространенный в почвах алюминий, растворимые соединения которого поглощаются корнями деревьев. Алюминиевая болезнь, при которой нарушается структура тканей растений, оказывается для деревьев смертельной.
С другой стороны, кислые дожди вымывают необходимые для растений питательные соли, содержащие азот, фосфор и калий, что снижает плодородие почв. Повышение кислотности почв из-за кислых дождей губит полезные почвенные микроорганизмы, нарушает все микробиологические процессы в почве, делает невозможным существование ряда растений и иногда оказывается благоприятным для развития сорняков.
Все это можно назвать непреднамеренным загрязнением почв.
Но можно говорить и о преднамеренном загрязнении почвы. Начнем с применения минеральных удобрений, вносимых в почву специально для повышения урожайности сельскохозяйственных культур .
Ясно, что после снятия урожая почва нуждается в восстановлении плодородия. Но чрезмерное использование удобрений приносит вред. Оказалось, что при увеличении дозы удобрений урожайность сначала быстро растет, но затем прирост становится все меньше и наступает момент, когда дальнейшее увеличение дозы удобрений не дает никакого прироста урожайности, а в избыточной дозе минеральные вещества могут оказаться для растений токсичными. Тот факт, что прирост урожайности резко уменьшается, говорит о том, что растения не усваивают излишков питательных веществ.
Избыток удобрений выщелачивается и смывается с полей талыми и дождевыми водами (и оказывается в водоемах суши и в море). Излишние азотные удобрения в почве распадаются, и газообразный азот выделяется в атмосферу, а органическое вещество гумуса, составляющего основу плодородия почвы, разлагается на углекислый газ и воду. Поскольку органическое вещество не возвращается в почву, гумус истощается и почвы деградируют. Особенно сильно страдают крупные зерновые хозяйства, не имеющие отходов животноводства (например, на бывшей целине Казахстана, Предуралья и Западной Сибири).
Кроме нарушения структуры и обеднения почв, избыток нитратов и фосфатов приводит к серьезному ухудшению качества продуктов питания людей. Некоторые растения (например, шпинат, салат) способны накапливать нитраты в больших количествах. «Съев 250 граммов салата, выращенного на переудобренной грядке, можно получить дозу нитратов, эквивалентную 0,7 грамма аммиачной селитры. В кишечном тракте нитраты превращаются в ядовитые нитриты, которые в дальнейшем могут образовать нитрозамины - вещества, обладающие сильными канцерогенными свойствами. Кроме того, в крови нитриты окисляют гемоглобин и лишают его способности связывать кислород, необходимый для живой ткани. В результате возникает особый вид малокровия - метгемоглобинемия».
Ядохимикаты - инсектициды против вредных насекомых в сельском хозяйстве и в быту, пестициды против различных вредителей сельскохозяйственных растений, гербициды против сорняков, фунгициды против грибковых заболеваний растений, дефолианты для сбрасывания листьев у хлопка, зооциды против грызунов, нематоциды против глистов, лимациды против слизней стали широко применяться с конца второй мировой войны.
Все эти вещества ядовиты. Это очень устойчивые вещества, и поэтому они могут накапливаться в почве и сохраняться десятилетиями.
Использование ядохимикатов, несомненно, сыграло существенную роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Иногда ядохимикаты спасают до 20 процентов урожая.
Но вскоре обнаружились и весьма отрицательные последствия применения ядохимикатов. Оказалось, что их действие значительно шире, чем их назначение. Инсектициды, например, действуют не только на насекомых, но и на теплокровных животных и на человека. Убивая вредных насекомых, они убивают и множество полезных насекомых, в том числе тех, которые являются естественными врагами вредителей. Систематическое применение пестицидов стало приводить не к искоренению вредителей, а к возникновению новых рас вредителей, не восприимчивых к действию данного пестицида. Уничтожение конкурентов или врагов того или иного из вредителей привело к появлению на полях новых вредителей. Пришлось повышать дозы пестицидов в 2-3 раза, а иногда в десять и более раз. На это же толкало и несовершенство технологии применения пестицидов. По некоторым оценкам, из-за этого в нашей стране до 90 процентов пестицидов тратится впустую и лишь загрязняет окружающую среду, нанося ущерб здоровью людей. Нередки случаи, когда из-за халатности химизаторов пестициды рассыпаются буквально на головы работающих в поле людей.
Некоторые растения (в частности, корнеплоды) и животные (например, обычные дождевые черви) накапливают в своих тканях пестициды в значительно больших концентрациях, чем почва. В результате пестициды попадают в пищевые цепи и достигают птиц, диких и домашних животных, человека. По оценкам 1983 года, в развивающихся странах от отравления пестицидами ежегодно заболевало 400 тысяч и умирало около 10 тысяч человек.
Каждому ясно, как велика роль воды в жизни нашей планеты и в особенности в существовании биосферы.
Биологическая потребность человека и животных в воде за год в 10 раз превышает их собственную массу. Еще более внушительны бытовые, промышленные и сельскохозяйственные нужды человека. Так, «для производства тонны мыла требуется 2 тонны воды, сахара - 9, изделий из хлопка - 200, стали 250, азотных удобрений или синтетического волокна - 600, зерна - около 1000, бумаги - 1000, синтетического каучука - 2500 тонн воды».
Использованная человеком вода в конечном счете возвращается в природную среду. Но, кроме испарившейся, это уже не чистая вода, а бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды, обычно не очищенные или очищенные недостаточно. Таким образом происходит загрязнение пресноводных водоемов - рек, озер, суши и прибрежных участков морей.
Современные методы очистки вод, механической и биологической, далеки от совершенства.. «Даже после биологической очистки в сточных водах остается 10 процентов органических и 60-90 процентов неорганических веществ, в том числе до 60 процентов азота, 70 -фосфора, 80 - калия и почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых металлов».
Различают три вида загрязнения вод - биологическое, химическое и физическое.
Биологическое загрязнение создается микроорганизмами, в том числе болезнетворными, а также органическими веществами, способными к брожению. Главными источниками биологического загрязнения вод суши и прибрежных вод морей являются бытовые стоки, которые содержат фекалии, пищевые отбросы, сточные воды предприятий пищевой промышленности (бойни и мясокомбинаты, молочные и сыровареные заводы, сахарные заводы и т. п.), целлюлозно-бумажной и химической промышленности, а в сельской местности - стоки крупных животноводческих комплексов. Биологическое загрязнение может стать причиной эпидемий холеры, брюшного тифа, паратифа и других кишечных инфекций и различных вирусных инфекций, например гепатита.
Химическое загрязнение создается поступлением в воду различных ядовитых веществ. Основные источники химического загрязнения - это доменное и сталелитейное производство, предприятия цветной металлургии, горнодобывающая, химическая промышленность и в большой мере экстенсивное сельское хозяйство. Кроме прямых сбросов сточных вод в водоемы и поверхностного стока, надо учитывать также попадание загрязнителей на поверхность воды непосредственно из воздуха.
В последние годы существенно увеличилось поступление в поверхностные воды суши нитратов из-за нерационального применения азотных удобрений, а также из-за увеличения выбросов в атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Это же относится и к фосфатам, для которых, помимо удобрений, источником служит все более широкое применение различных моющих средств. Опасное химическое загрязнение создают углеводороды - нефть и продукты ее переработки, которые попадают в реки и озера как с промышленными сбросами, в особенности при добыче и транспортировке нефти, так и в результате смыва с почвы и выпадения из атмосферы.
Чтобы сделать сточные воды более или менее пригодными для использования, их подвергают многократному разбавлению. Но правильнее было бы сказать, что при этом чистые природные воды, которые могли быть использованы для любых целей, в том числе для питья, становятся менее пригодными для этого, загрязненными.
Разбавление сточных вод снижает качество воды в природных водоемах, но обычно не достигает своей главной цели - предотвращения вреда для здоровья людей. Дело в том, что вредные примеси, содержащиеся в воде в ничтожных концентрациях, накапливаются в некоторых организмах, употребляемых людьми в пищу. Сначала ядовитые вещества попадают в ткани мельчайших планктонных организмов, затем они накапливаются в организмах, которые в процессе дыхания и питания фильтруют большое количество воды (моллюски, губки и т. п.) и в конечном итоге как по пищевой цепи, так и в процессе дыхания концентрируются в тканях рыб. В результате концентрация ядов в тканях рыб может стать больше, чем в воде, в сотни и даже тысячи раз.
Разбавление промышленных стоков и тем более растворов удобрений и пестицидов с сельскохозяйственных полей происходит часто уже в самих природных водоемах. Если водоем непроточный или слабопроточный, то сброс в него органических веществ и удобрений ведет к переизбытку питательных веществ и зарастанию водоема. Сначала в таком водоеме накапливаются питательные вещества и бурно разрастаются водоросли. После их отмирания биомасса опускается на дно, где происходит ее минерализация с потреблением большого количества кислорода. Условия в глубинном слое такого водоема становятся непригодными для жизни рыб и других организмов, нуждающихся в кислороде. Когда весь кислород исчерпан, начинается бескислородное брожение с выделением метана и сероводорода. Тогда происходит отравление всего водоема и гибель всех живых организмов (кроме некоторых бактерий). Такая незавидная судьба грозит не только озерам, в которые сбрасываются бытовые и промышленные стоки, но и некоторым замкнутым и полузамкнутым морям.
Физическое загрязнение вод создается сбросом в них тепла или радиоактивных веществ. Тепловое загрязнение связано главным образом с тем, что используемая для охлаждения на тепловых и атомных электростанциях вода (и соответственно около 1/3 и 1/2 вырабатываемой энергии) сбрасывается в тот же водоем. Вклад в тепловое загрязнение вносят также некоторые промышленные предприятия
При значительном тепловом загрязнении рыба задыхается и погибает, так как ее потребность в кислороде растет, а растворимость кислорода уменьшается. Количество кислорода в воде уменьшается еще и потому, что при тепловом загрязнении происходит бурное развитие одноклеточных водорослей: вода «зацветает» с последующим гниением отмирающей растительной массы. Кроме того, тепловое загрязнение существенно повышает ядовитость многих химических загрязнителей, в частности тяжелых металлов.
Загрязнение океанов и морей происходит вследствие поступления загрязняющих веществ с речным стоком, их выпадения из атмосферы и, наконец, благодаря хозяйственной деятельности человека непосредственно на морях и океанах.
С речным стоком, объем которого составляет около 36-38 тысяч кубокилометров, в океаны и моря поступает огромное количество загрязнителей во взвешенном и растворенном виде.. По некоторым оценкам, этим путем в океан ежегодно попадает более 320 миллионов тонн железа, до 200 тысяч тонн свинца, 110 миллионов тонн серы, до 20 тысяч тонн кадмия, от 5 до 8 тысяч тонн ртути, 6,5 миллиона тонн фосфора, сотни миллионов тонн органических загрязнителей.
Атмосферные источники загрязнения океана по некоторым видам загрязнителей сравнимы с речным стоком.
Особое место занимает загрязнение океана нефтью и нефтепродуктами.
Естественное загрязнение происходит в результате просачивания нефти из нефтеносных слоев, главным образом, на шельфе.
Наибольший вклад в нефтяное загрязнение океана вносят морские перевозки нефти. Из 3 миллиардов тонн нефти, добываемых в настоящее время, морем перевозится около 2 миллиардов тонн. Даже при безаварийном транспорте происходят потери нефти при ее погрузке и разгрузке, сбрасывании в океан промывочных и балластных вод (которыми заполняют танки после выгрузки нефти), а также при сбросе так называемых льяльных вод, которые всегда скапливаются на полу машинных отделений любых судов.
Но наибольший ущерб окружающей среде и биосфере наносят внезапные разливы больших количеств нефти при авариях танкеров, хотя такие разливы и составляют только 5-6 процентов суммарного нефтяного загрязнения.
В открытом океане нефть встречается главным образом в виде тонкой пленки (с минимальной толщиной до 0,15 микрометра) и смоляных комков, которые образуются из тяжелых фракций нефти. Если смоляные комки воздействуют прежде всего на растительные и животные морские организмы, то нефтяная пленка , кроме того, влияет на многие физические и химические процессы, происходящие на поверхности раздела океан - атмосфера и в слоях, прилегающих к нему:
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ (дампинг), в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.
Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.
Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.
При организации системы контроля над сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.
В последние десятилетия проблема профилактики неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды на здоровье человека выдвинулась на одно из первых мест среди других общемировых проблем.
Это связано с быстрым нарастанием числа различных по своей природе (физических, химических, биологических, социальных) факторов, сложным спектром и режимом их воздействия, возможностью одновременного (комбинированного, комплексного) действия, а также многообразием патологических состояний, вызываемых этими факторами.
Среди комплекса антропогенных (техногенных) воздействий на окружающую среду и здоровье человека особое место занимают многочисленные химические соединения, широко используемые в промышленности, сельском хозяйстве, энергетике и других сферах производства. В настоящее время известно более 11 млн. химических веществ, а в экономически развитых странах производится и используется свыше 100 тысяч химических соединений, многие из которых реально воздействуют на человека и окружающую среду.
Воздействие химических соединений способно вызывать практически все патологические процессы и состояния, известные в общей патологии. Причем по мере углубления и расширения знаний о механизмах токсического воздействия выявляются все новые виды неблагоприятных эффектов (канцерогенное, мутагенное, иммунотоксическое и другие типы действий).
Существует несколько принципиальных подходов к предупреждению неблагоприятных эффектов действия химических веществ:
В связи с тем, что современная химия стала определяющим фактором в развитии ключевых направлений во всей системе производительных сил, выбор стратегии профилактики является сложной, многокритериальной задачей, решение которой требует анализа как риска развития ближайших и отдаленных неблагоприятных эффектов влияния вещества на организм человека, его потомство, окружающую среду, так и возможных социальных, экономических, медико-биологических последствий запрета производства и применения химического соединения.
Определяющим критерием для выбора стратегии профилактики является критерий предупреждения (недопущения) вредного действия. В нашей стране и за рубежом запрещено производство и использование ряда опасных промышленных канцерогенов и пестицидов.
Загрязнение водных ресурсов. Вода — одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Она является составной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биологические процессы. К таким свойствам относятся очень высокие и максимальные среда жидкостей теплоемкость, теплота плавления и теплота испарения, поверхностное натяжение, растворяющая способность и диэлектрическая проницаемость, прозрачность. Кроме того, для воды характерны повышенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с сопредельными природными средами. Вышеуказанные свойства воды определяют потенциальную возможность накопления в ней очень высоких количеств самых разнообразных загрязняющих веществ, в том числе патогенных микроорганизмов. В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют стратегическое значение.
Положение усугубляется тем, что пригодные для питья подземные воды залегают в самой верхней, наиболее подверженной загрязнению части артезианских бассейнов и других гидрогеологических структур, а реки и озера составляют всего 0,019 % общего объёма воды. Вода же хорошего качества требуется не только для питьевых и культурно-бытовых нужд, но и для многих отраслей промышленности. Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что подземная гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром накопления загрязнителей как поверхностного, так и глубинного происхождения. Долговременный, во многих случаях необратимый характер имеет загрязнение бессточных водоемов суши. Особую опасность представляет загрязнения питьевой воды микро-организмами, которые относятся к патогенным и могут вызвать вспышки разнообразных эпидемических заболеваний среди населения и животных.
Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются стоки с промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эта процессы загрязняют не только поверхностные воды, но и подземную гидросферу, Мировой океан. Па континентах наибольшему воздействию подвергаются верхние водоносные горизонты (грунтовые и напорные), которые используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов могут быть существенным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее десятилетие. Па территории Российской Федерации проблема загрязнения поверхностных и подземных вод соединениями азота становится все более актуальной. Эколого-геохимическое картирование центральных областей Европейской России показало, что поверхностные и грунтовые воды этой территории во многих случаях характеризуются высокими концентрациями нитратов и нитритов. Режимные же наблюдения свидетельствуют об увеличении этих концентраций во времени.
Сходная ситуация складывается с загрязнением подземных вод органическими веществами. Это связано с тем, что подземная гидросфера не способна к окислению большой массы поступающей в нее органики. Следствием этого является то, что загрязнение гидрогеохимических систем постепенно становится необратимым.
Загрязнение литосферы. Как известно, суша в настоящее время составляет 1/6 планеты ту часть планеты, на которой и обитает человек. Именно поэтому очень важна охрана литосферы. Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека. Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека. В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях. По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твердых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера — около 1 млрд. т. И все это меньше чем на 6 млрд. человек! Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику поступления этих загрязнений в почву.
Атмосферные осадки: многие химические соединения (газы — оксиды серы и азота), попадающие в атмосферу в результате работы предприятии, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву. Пыль и аэрозоли: твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной. С растительным опадом: различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают в почву. Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление дается по-разному. Если обобщить и выделись главное, то наблюдается следующая картина загрязнения почвы: мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами; тяжелыми металлами; пестицидами; микотоксинами; радиоактивными веществами.
Таким образом, мы видим, что защита природной окружающей среды на сегодняшний день является одной из самых острых и наболевших. Решение этой проблемы нельзя больше откладывать, нужно срочно применять меры по ее устранению.
С этим также читают:
Есть четыре среды жизни, без которых не может существовать человек: воздух, вода, почва и окружающие его живые организмы. Окружающая среда прямо или косвенно влияет на состояние, развитие и выживание всех живых организмов в этой среде обитающих.
Загрязнение окружающей среды в последнее время становится всё более актуальной темой, потому что с ускорением развития технического прогресса, особенно в последние десятилетия, увеличилось и загрязнение окружающей среды. Активное её загрязнение началось около 200 лет назад, с началом научно-технической революции в Европе. Особенно это влияние стало заметно в Англии. Заводы и фабрики в этой стране в то время работали на традиционном топливе - угле. Угольная пыль и копоть сильно загрязняли воздух и даже повлияли на развитие эволюции. В тех районах Европы, где промышленность развивалась особенно интенсивно, некоторые виды бабочек за последние 200 лет изменили свою окраску, для того чтобы приспособиться к новым условиям существования. Раньше эти бабочки имели более светлую окраску и прятались от охотящихся на них птиц в светлой коре деревьев, но из-за многолетнего оседания угольной пыли, стволы деревьев чернели, и бабочки, чтобы быть незаметными на почерневшей коре, тоже поменяли свой окрас, стали чёрными.
В XX веке с развитием промышленности возросли и выбросы вредных газов, уголь перестал быть основным топливом, на смену ему пришли нефть и газ, выделяющие при сгорании совсем другие вещества. Это породило другую, ещё более сложную проблему, дело в том, что нитриты и сульфиты, являющиеся продуктами сгорания нефти, попадая в атмосферу, становятся причиной кислотных дождей. Облака с кислотным дождём ветер способен переносить на расстояния многих сот километров от выбросившего газ предприятия, то есть кислотные дожди могут выпасть на значительном расстоянии от места загрязнения.
Кислотный дождь наносит огромный вред растениям, убивает полезные микроорганизмы в почве, тем самым разрушая её плодородный слой.
Известный факт, из-за кислотных дождей в Германии погибает половина лесов, а в Швеции, по той же причине, в четырёх тысячах озёр рыба полностью вымерла. Знаменитый древнегреческий храм Парфенон в результате воздействия кислотных дождей за тридцать лет подвергся большему разрушению, чем за предыдущие два тысячелетия.
Выбросы газов в атмосферу группы хлорфторкарбон, в составе которых присутствует фреон, применяемый в холодильных установках и аэрозолях, разрушают озоновый слой, который защищает землю от воздействия ультрафиолетового излучения. Вредное ультрафиолетовое излучение солнца способно вызвать у человека рак кожи, провоцировать глазные заболевания, а также оно оказывает вредное влияние на морскую фауну и растительность земли.
Особенно губительному влиянию ультрафиолетового излучения подвержены арктические зоны, ведь там озоновый слой наиболее тонкий. То что озоновая дыра над Антарктидой постоянно увеличивается, факт общеизвестный.
Чрезмерное количество выбросов углекислого газа в атмосферу, образующегося при дыхании всех живых существ и при горении любых продуктов, способствует образованию так называемого парникового эффекта, при котором образующаяся плёнка из углекислого газа не позволяет выходить части отражённых от земли солнечных лучей, в итоге возникает эффект парника. В результате скапливания излишнего тепла происходит общее повышение температуры, оно вызывает таяние полярных льдов, при этом происходит подъём уровня мирового океана. Ученые подсчитали, что если все полярные льды растают, то подъём уровня океана составит 61 метр, в результате чего уйдут под воду такие города, как Нью-Йорк и Лондон, и не только города, могут быть затоплены целые государства, такие как, например, Бангладеш и Нидерланды.
Значительный подъём уровня мирового океана повлёчёт за собой катастрофу всей флоры и фауны, особенно в полярных и приполярных районах.
Загрязнение воды и почвы тоже оказывает большое пагубное влияние на состояние экосистемы в целом. В водах Чёрного моря на глубинах более семидесяти метров в большом количестве растворён сероводород, и на этих глубинах из всех живых организмов живут лишь особые бактерии. Кроме того, в глубинах Чёрного моря, помимо сероводорода, есть ещё и залежи метана.
До настоящего времени этот феномен Чёрного моря ещё до конца не изучен, однако установлено, что в процессе образования сероводорода и метана участвуют минеральные удобрения, вымываемые из чернозёмных почв, попавшие в Чёрное море с водами Днепра, Дона и других рек. Если бы не происходило перенасыщение почв удобрениями, то возможно не было бы и таких последствий для Чёрного моря.
Вода, используемая для технических нужд промышленными предприятиями, тоже в большинстве случаев попадает обратно в водоёмы или слабо очищенной или не очищенной совсем. В результате этого рыба в водоемах гибнет, отравленная вода наносит вред здоровью людей и животных. Вот такой пример, река Вихоревка - приток Ангары и Братского водохранилища используется для технических нужд Братским лесопромышленным комплексом, из-за сильного загрязнения в ней вымерли все ценные породы рыб.
Многие природные водоёмы Европы загрязнены настолько, что люди, живущие рядом с крупным водоёмом, вынуждены покупать бутилированную воду. Пример такого загрязнённого водоёма - река Темза, её воды использовались английской промышленностью со времён начала научно-технической революции.
Нарушение человеком водного баланса природы приводит порой к тяжёлым последствиям. Результат такого вмешательства? торфяные пожары в Подмосковье летом прошлого года, когда столица наша погрузилась в смог от горящего торфа, подобно тому, каким был окутан Лондон в XIX веке.
Не менее важный фактор загрязнение почвы. Человек, загрязняя почву, уничтожает её плодородный слой, земля становится мёртвой, погибают микроорганизмы, участвующие в естественных процессах, происходящих в почве.
Как было сказано выше, загрязнение почвы приводит к загрязнению иных сред жизни. Человек в процессе своей жизни и деятельности создаёт тонны мусора, гигантские свалки, созданные человеком, разлагаются прямо на земле, чтобы предотвратить последствия от этого разложения, человек сжигает их, но в результате в атмосферу попадает множество вредных веществ.
Загрязнения трёх сред приводит к гибели четвёртой среды: полезных для человека микроорганизмов, участвующих в его жизни.
