Загрязнением окружающей среды можно назвать изменение качества среды, способное вызвать отрицательные последствия. Считается, что одинаковые агенты оказывают одинаковые отрицательные воздействия независимо от их происхождения, поэтому пыль, источником которой является природное явление (например, пыльные бури), должна считаться таким же загрязняющим веществом, как и пыль, выбрасываемая промышленным предприятием, хотя последняя может быть более токсичной в силу своего сложного состава. Вопрос о том, чем загрязняют окружающую среду, в настоящее время довольно ясен. Сейчас уже не вызывает сомнения включение в разряд загрязняющих агентов тепла, шума и т.д. В "Словаре терминов и понятий, связанных с охраной живой природы", в частности, приводятся определения различных видов загрязнений окружающей среды. С использованием материалов данной работы загрязнения классифицированы следующим образом:
Загрязнение Определение 1. Механическое Засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без химико-физических последствий (например, мусором) 2. Химическое Изменение химических свойств среды, оказывающих отрицательное воздействие на экосистемы и технологические устройства 3. Физическое Изменение физических параметров среды: температурно-энергетических (тепловое или термальное), волновых (световое, шумовое, электромагнитное), радиационных (радиационное или радиоактивное) . ' и т.п. 3.1. Тепловое (термальное) Повышение температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды; может возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды 3.2. Световое Нарушение естественной освещенности местности в результате действия искусственных источников света; может приводить к аномалиям в жизни растений и животных 3.3. Шумовое Увеличение интенсивности шума сверх природного уровня; у человека приводит к повышению утомляемости, снижению умственной активности и при достижении 90-100 дБ к постепенной потере слуха 3.4. Электромагнитное Изменение электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и др.) приводит к глобальным и местным географическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах 4. Радиационное Превышение естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ 5. Биологическое Проникание в экосистемы и технологические устройства видов животных и растений, чуждых данным сообществам и устройствам 5.1. Биотическое Распространение определенных, как правило, нежелательных с точки зрения людей биогенных веществ (выделений, мертвых тел и др.) на территории, где они ранее не наблюдались 5.2. Микробиологическое а) Появление необычайно большого количества микроорганизмов, связанное с их массовым размножением на антропогенных субстратах или в средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека б) Приобретение ранее безвредной формой микроорганизмов патогенных свойств или способности подавлять другие организмы в сообществах Все перечисленные виды загрязнений взаимосвязаны, и каждый из них может явиться толчком для возникновения других видов загрязнения. В частности, химическое загрязнение атмосферы может способствовать повышению вирусной активности, а следовательно, биологическому загрязнению. Более спорным представляется ответ на вопрос — в каких количественных пределах происходящие изменения свойств среды могут рассматриваться как ее загрязнение. Чаще всего загрязнением считают лишь поступление, привнесенное в среду, нахождение в ней различных агентов. Однако такой подход к определению загрязнения не совсем обычен. Уменьшение количества какого-либо компонента в окружающей среде, например кислорода в составе атмосферного воздуха, тоже негативно отражается на человеке и других биологических объектах и, следовательно, должно квалифицироваться как загрязнение. Оптимальные для жизни и деятельности человека условия окружающей среды (и ее важнейшего компонента -- атмосферного воздуха) находятся в определенных, относительно узких пределах. Увеличение или уменьшение границ этих пределов означает качественное изменение условий жизни человека. И наконец, существуют верхняя и нижняя критические границы параметров окружающей среды, достижение которых угрожает наступлением необратимых сдвигов в биологической системе и в ее отдельных звеньях. Некоторые вещества (например, большинство тяжелых металлов) в значительных количествах являются сильными ядами, а в малых дозах они необходимы, так как уменьшение их содержания в организме человека ниже критической величины вызывает тяжелые функциональные расстройства. Здоровью вредны как излишняя шумовая нагрузка, так и отсутствие звуков; то же можно сказать об электромагнитных полях, радиоактивном фоне, температурных нагрузках, оптических явлениях и прочих физических, а также биологических, информационных и других параметрах. Поскольку темой данной книги является вопрос утилизации ПО, образующихся в процессе загрязнения окружающей среды, то те виды загрязнений, которые сегодня нельзя утилизировать (световые, шумовые, электромагнитные и др.), исключаются из дальнейшего рассмотрения. Современное индустриальное производство оказывает значительное воздействие на природу в глобальных масштабах. Хотя большая часть загрязняющих веществ и тепловой энергии выбрасывается на ограниченной площади, главным образом в промышленных районах Северной Америки, Европы и Азии, вследствие особенностей циркуляции атмосферы и перемещений в водной оболочке Земли, значительная часть некоторых, относительно долго сохраняющих свои свойства загрязняющих веществ рассеивается на огромных пространствах и даже по всей Земле, приводя к региональному и глобальному загрязнению. Следы промышленных загрязнений найдены в снегах Антарктиды, кроме того, над этим материком находится "озонная дыра" — следствие выброса в атмосферу фреонов и тому подобных продуктов. Общепринятыми являются следующие данные антропогенного глобального загрязнения атмосферы (по состоянию на 1975—1985 гг.): поступление техногенной тепловой энергии в атмосферу 8 ТВ т/год (это дает среднюю для земной поверхности плотность тепловыделения, равную 0,016 % всей поглощаемой солнечной энергии); выброс углекислого газа — 20 млрд. т/год (приблизительно 0,7 % углекислого газа, содержащегося в атмосфере); выброс диоксида серы -200 млн. т/год (более чем в два раза превышает естественное поступление в атмосферу серы в форме газообразных соединений); выброс фреонов -- 1 млн. т/год, свинца — 0,4 млн. т/год (более чем в 100 раз превышает поступление свинца из естественных источников). За последние 100 лет выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 30 раз, диоксида и серы в 15 раз, свинца — в 20 раз. Ежегодно предприятия выбрасывают в атмосферу 250 млн. т пыли, 220 млн. т золы. Только за один час автомобили мира выбрасывают в атмосферу 600 тыс. т оксидов углерода. Атмосферный азот является исходным сырьем для мировой химической промышленности. Техносфера ежегодно поглощает из атмосферы 6 млрд. т кислорода, что в 14 раз больше, чем его расходуется на дыхание всего человечества. США, Япония, ФРГ и некоторые другие промышленно развитые страны потребляют кислорода больше, чем вырабатывает его растительность этих стран. В целом человечество и созданная им техносфера поглощают более 12 % кислорода, ежегодно вырабатываемого биосферой планеты. Атмосферный воздух необходим для сжигания топлива, в том числе для работы автомобильных и авиационных двигателей, а также для охлаждения разного рода технических устройств, в результате чего, помимо физико-химического, происходит тепловое загрязнение атмосферы (так называемый "парниковый эффект", образующийся от выбросов в атмосферу СО). Расчетная интенсивность тепловых выбросов ГРЭС, например, позволяет сравнить их с тепловыми эффектами больших городов, образующих так называемые "острова тепла". Однако если в городских "островах тепла" наряду с повышением температуры наблюдается понижение влажности, то в "островах тепла", образуемых ГРЭС, влажность воздуха может не понизиться, а наоборот, повыситься из-за интенсивного испарения с поверхности прудов-охладителей, золо- и шлакоотвалов и речных русел. Изменения тепловых климатических процессов наиболее ощутимы в зимнее время. В этот период, когда прогрев воздушных масс над "островом тепла" будет наиболее сильным по сравнению с окружающим пространством, весьма вероятно возникновение местных воздушных потоков и изменение погодных условий. Ресурсы атмосферы как промышленного сырья не безграничны — ее масса составляет всего лишь 5200 триллионов т, что совсем не так много по сравнению с масштабами ее загрязнения. По мнению экспертов ООН, происходящие антропогенные изменения в недалеком будущем начнут сказываться на климате планеты и генетических процессах многих видов. В настоящее же время они создают угрозу нормальному функционированию экосистем и вызывают такие заболевания у человека, как бронхит, астма, эмфизема легких, рак и др. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ увеличивают ее замутненность, учащают возникновение туманов, снегов и дождей над городскими и промышленными районами. Диоксид серы и сернистый водород, окисляясь и гидролизуясь в атмосфере, химически преобразуются в серную кислоту. Эта кислота, образовавшаяся в атмосфере в результате бесконтрольного развития индустрии, перемещается с воздушными потоками над всеми континентами и странами мира, создавая опасность всему живому. Она выпадает на землю в виде кислотных осадков, если не нейтрализуется присутствующими в атмосфере щелочными веществами. Так, сернистый ангидрид, выброшенный в Руре и Англии, оседает в Скандинавских странах. Из Италии с помощью ветра экспортируется более 200 тыс. т серы в Австрию и Швейцарию, более 158 тыс. т в Югославию. На Норвегию ежегодно сбрасывается 50 тыс. т серы, т.е. в 6 раз больше, чем производится в этой стране [15]. Кислотные осадки оказывают негативное влияние на плодородие почв и биологическую продуктивность. Во многих реках южной Норвегии из-за высокой кислотности воды лососевая икра не может развиваться, в связи с чем лосось там исчезает. Кроме того, попадание кислот в почву ускоряет вымывание кальция, калия и других питательных веществ, замедляет темпы роста биомассы. Так, в Центральной Европе нанесен ущерб от окисления 1,6 акров пахотных земель и лугов. Кислотные дожди являются одним из основных факторов химического выветривания горных пород, оказывают разрушающее воздействие на памятники архитектуры. Они стали новой формой загрязнения окружающей среды. Вопрос об этих загрязнениях стал конфликтным между странами Западной Европы и Скандинавскими странами, между США и Канадой, а также Италией, с одной стороны, и Австрией, Швейцарией и Югославией — с другой. С целью решения этой проблемы в 1979 г. в Женеве была подписана конвенция, обязывающая искать пути сокращения выбросов серы в атмосферу с целью устранения кислотных осадков. Также интенсивно происходит загрязнение гидросферы Земли. По существующим подсчетам весь объем гидросферы составляет 1,4 млрд. км3 воды, в том числе 93,96 % общего объема воды приходится на долю Мирового океана. Пресные воды распределены на поверхности Земли крайне неравномерно. Так, в Европе и Азии, где проживает 70 % населения мира, сосредоточено лишь 39 % мировых речных вод. На территории СССР 82 % речного стока приходится на северные районы страны, которые по климатическим условиям малопригодны для развития земледелия и менее заселены, чем южные районы, экономически более развитые, но испытывающие дефицит пресной воды. Воде принадлежит особая роль в биосфере и жизни общества. Она — неизменный материал, самое главное ископаемое без которого не может существовать биосфера. Вода входите состав клеток и тканей всех организмов, она необходима везде, где существуют земные формы жизни. Основные водопотребители — сельское хозяйство, промышленность, энергетика и коммунальное хозяйство городов. Для того чтобы вырастить 1 т хлопка, требуется за вегатационный период около 10 тыс. т воды, 1 т риса — более 7 тыс. т, 1 т пшеницы — 1500 т воды. Для выплавки 1 т стали требуется более 100 т воды. Если человечество ежегодно потребляет 7— 8 млрд. т минеральных ресурсов, то воды расходуется 7— 8 млрд. т ежесуточно. Огромное количество воды используют современные ТЭЦ. Например, станция мощностью 300 тыс. кВт расходует более 300 млн. м3/год. В экономически развитых странах на хозяйственно-питьевые цели приходится около 10 % общего водопотребления. В нашей стране в ближайшем будущем потребление воды на душу населения достигнет 500 л/сут, а в Москве этот показатель уже достиг 700 л/сут, что говорит о бесхозяйственном отношении к воде. Долгие годы человечество рассматривало гидросферу как бесплатный и неисчерпаемый дар природы, непрерывно возобновляющий стационарные запасы пресных вод. Океаны, моря и реки использовались как удобные резервуары для отходов бурно развивающейся промышленности и коммунального хозяйства. Так, в недалеком прошлом при промывке танкеров в Мировой океан сливалось несколько миллионов тонн нефти в год. При добыче нефти на континентальном шельфе миллионы тонн ее утекают в воды океана. Огромное количество нефти попадает в Мировой океан в результате катастроф морских судов и особенно танкеров. Известный норвежский исследователь Тур Хейердал писал о том, что во время своего путешествия (было пройдено около 2400 миль) в течение 43 дней после выхода из марокканского порта Сафи поверхность океана была покрыта мазутом и кусками битума и представляла собой почти непрерывную полосу загрязнений. Подсчитано, чтобы превратить Балтийское море в мертвую пустыню, достаточно вылить в его воды 200 тыс. т нефти. Существенными источниками загрязнения поверхностных вод нефтепродуктами в промышленных центрах являются нефтесодержащие стоки предприятий и ливневые воды, смываемые с промплощадок, городских улиц и площадей. При загрязнении водных объектов под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности человека происходит изменение состава воды, в результате чего качество ее перестает удовлетворять требованиям, предъявляемым у нас в стране "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами N 1166—74" и "Правилами санитарной охраны прибрежных вод морей N 1210-74". Аналогичные правила приняты и в ряде других стран. Попадающие в водоемы нефтепродукты вызывают появление специфического запаха и привкуса у воды, образование пленки на ее поверхности и отложение тяжелых нефтепродуктов на дне водоемов. Пленка нефтепродуктов нарушает процесс газообмена и препятствует прониканию в воду световых лучей. Кроме того, под влиянием ветра пленка нефтепродуктов сгоняется к берегам, загрязняя их и прибрежную растительность. Попавшие в воду нефтепродукты в результате биохимического окисления постепенно разлагаются на углекислоту и воду. Однако этот процесс протекает медленно и зависит от количества растворенного в воде кислорода, температуры, количества содержащихся в воде микроорганизмов. В летнее время пленка нефтепродуктов разлагается на 50—80 % в течение 5—7 сут, при температуре ниже +10°С процесс идет медленнее, а при температуре +4°С разложения не происходит вообще. Донные отложения нефтепродуктов удаляются еще медленнее, даже в паводок водоемы не освобождаются от них. Таким образом, они становятся источником вторичного загрязнения среды. Наличие поверхностной пленки нефтепродуктов и донных отложений приводит к уменьшению содержания в воде растворенного кислорода и отравлению микроорганизмов, резкому замедлению процесса естественного самоочищения водоемов. Наличие в воде нефтепродуктов делает воду непригодной не только для питья, но и для промышленного потребления. Однако особенно большой ущерб наносится рыбному хозяйству. Рыбы наиболее чувствительны к изменению химического состава воды и попаданию в нее нефтепродуктов в эмбриональный период. Нефтепродукты, попадающие в водоем, приводят также к гибели планктона — важной составляющей кормовой базы рыб. От загрязнения водоемов страдают и водоплавающие птицы. Нефтепродукты — не единственные источники загрязнения поверхностных вод. Известно, что вода загрязняется при уменьшении проточности реки, например в результате создания водохранилища, если в созданный водоем будут попадать теплые сбросные воды ТЭЦ и других промышленных объектов, а также удобрения, смываемые с сельскохозяйственных угодий. Это приводит к эвтрофикации, т.е. резкому увеличению биологической продуктивности в связи с возникновением новых условий тепло- и массообмена. Однако в результате отмирания водорослей и их разложения на дне водоема образуется зона сероводородного загрязнения, содержание кислорода в воде понижается, и высшие водные организмы погибают. Значительную угрозу загрязнения водоемов представляют также тяжелые металлы, содержащиеся в ПО, и в первую очередь, отходах гальванических производств. Металлы, содержащиеся в промышленных отходах (медь, хром, кадмий, никель, цинк, олово), токсичны, обладают способностью вызывать в организме различные виды биологических эффектов (общетоксический, гонадотоксический, эмбриотоксический, мутагенный), поэтому поступление их в водоем со стоячими водами опасно для здоровья. Степень токсичности и опасности различных металлов неодинакова и может быть оценена по среднелетальным дозам (ЛДдо) для лабораторных животных и принятым в настоящее время предельно допустимым концентрациям (ПДК) в воде водоемов. Как показали результаты опытов, проведенных с целью гигиенического нормирования, наиболее токсичными для животных, а следовательно, и для человека являются хром и кадмий, ЛДдо которых для крыс (в пересчете на ион металла) равны 25 и 88 мг/кг, несколько менее токсичны никель и медь, ЛДдо которых составляют 126 и 125 мг/кг, наименее токсичен цинк -- ЛДдо равно 500 мг/кг. Длительное поступление металлов в организм с водой даже в относительно низких дозах может привести к их задержке и накоплению в органах и тканях, а в последущем — к развитию интоксикаций, сопровождающихся нарушением функционирования внутренних органов (печени, почек), центральной нервной системы, изменениями активности ряда ферментов, блокированием 6Н-групп белковых молекул и др. Наиболее неблагоприятным последствием длительного поступления металлов в организм является развитие отдельных эффектов — мутагенного, эмбриотоксического и гонадотоксического. Соединения никеля и хрома оказывают сенсибилизирующее действие и могут быть причиной различных аллергических реакций у людей. Накопление меди, никеля, хрома, цинка, кадмия и олова (тяжелых металлов) в почве ведет к повышению их концентраций в растениях и к снижению урожаев сельскохозяйственных культур, а также к частичной или полной утрате плодородия почв. В отдельных случаях под действием высоких концентраций тяжелых металлов на почву большие земельные площади превращаются в техногенную пустыню. Загрязнение почвы тяжелыми металлами оказывает отрицательное влияние не только на растительные экосистемы, но и на почвенные микробиологические ценозы. При этом наблюдается значительное снижение урожайности. Так, в условиях умеренного климата урожай зерновых понижается на 20--30 %, свеклы - на 35 %, бобов - на 40 %, картофеля -на 47 %, причем наиболее резко урожай сельскохозяйственных культур снижается при условии, если какой-либо фактор роста находится в минимуме. Наличие тяжелых металлов в осадках городских сточных вод является прямым следствием неконтролируемого сброса гальванических стоков и шламов в канализационные сети городов. Поскольку исторически крупные города располагались, как правило, по берегам рек и водоемов, то с развитием промышленности загрязнение водной среды, в частности пресных вод, стало особенно интенсивным. Многие реки стали подобны огромным каналам, несущим в моря и океаны отбросы городов. Объем вод, сбрасываемых в водостоки и водоемы всех видов, растет высокими темпами и достигает в настоящее время 600-700 млрд. м3/год. В прошлом десятилетии в ФРГ 77 % общего объема сточных вод не проходило полной очистки. В Италии и Бельгии только 5 % сточных вод подвергалось вторичной очистке. В США 28 % бытовых стоков сбрасывалось прямо в землю, в ФРГ — 20 %. В Австрии механической очистке подвергалось 5 % стоков, биологической — только 3 %. В результате загрязнения пресных водоемов водные ресурсы во многих регионах мира стали остродефицитными [9, 15]. Помимо воздушной и водной сфер большую нагрузку в результате антропогенной деятельности испытывает геологическая среда, почвенные и подпочвенные горизонты Земли. Человеческое общество воздействует на геологическую среду по-разному. Во-первых, оно извлекает из недр и использует в своих целях основные полезные ископаемые и сопутствующие им полезные компоненты, включая породы, перекрывающие или вмещающие эти ископаемые и подземные воды хозяйственно-питьевого или любого другого назначения. Понятно, что рациональное использование вскрышных или вмещающих пород подразумевает их применение в первую очередь для заполнения выработанного пространства или рекультивации земель, создания рукотворных, экономически полноценных ландшафтов на месте бывших горных выработок. Во-вторых, человек использует геологическую среду как пространство для подземного строительства, прокладки коммуникаций, размещения производств, не требующих наземного расположения, создания хранилищ нефти, газа и других веществ, материалов и продуктов, отходов производства, а также для создания искусственных запасов подземных вод, используемых для питья и хозяйственных целей. В третьих, геологические объекты все шире используются при создании различных поверхностных накопителей, захоронении ПО и сточных вод. Химическое загрязнение почвы в результате несоблюдения и нарушения правил складирования и захоронения ПО наносит невосполнимый ущерб флоре и фауне, вызывает отравление всего живого в местах загрязнения, существенным образом влияет на природные процессы и динамическое равновесие биосферы. Вот несколько примеров. В ФРГ в одном только г. Бохуме было зарыто 15 тыс. баков с отходами, содержащими цианистый калий. В г. Мемфисе(США) было зарыто 29 тыс. т химических веществ со складов ВВС, в 70-х годах в США вредные химические радиоактивные, самовозгорающиеся и другие вещества размещались на территории 100 свалок (из 13600 свалок) в количестве 400 млн. т/год. Любое загрязнение может пагубно отразиться на состоянии поверхностных вод и на возможности эксплуатации подземных вод. Если учесть, что самоочищение подземных вод происходит намного медленнее, чем поверхностных, то опасность их загрязнения представляется очевидной. Загрязнение подземных вод может распространяться, оставаясь незамеченным на многие километры, пока не достигнет какого-либо колодца или водозаборной скважины, и когда обнаружится, что вода непригодна для питья, водозабор надо переносить и сооружать новую скважину, выясняется, что арсенал загрязнения распространился и на новую перспективную для сооружения скважины площадь. Антропогенные факторы в своем материальном единстве и взаимосвязи оказывают синтезирующее влияние на круговороты веществ и химических элементов. Под влиянием этих факторов характер и скорость протекания многих биосферных процессов и явлений в окружающей среде меняется по сравнению с тем, что наблюдается при естественных химических явлениях и динамическом равновесии биосферы. Так, в результате производственной деятельности человека резко возрастает миграция атомов и молекул различных химических элементов и их соединений, их антропогенное рассеивание и концентрация в различных средах и сферах планеты. В производственных процессах часто имеют место реакции, не свойственные естественным явлениям, создаются вещества и материалы, не существующие в природе. США ежегодно синтезирует около 3 тыс. новых химических веществ. Государственными органами этой страны к концу 1980 г. было зарегистрировано более 60 тыс. препаратов пестицидов. Значительная часть этих веществ не исследована с целью определения их вредности для окружающей среды, и прежде всего для человеческого организма. По оценке Агентства охраны окружающей среды США, в этой стране 14 тыс. химических веществ, поступающих в торговую сеть, обладают канцерогенными свойствами и способствуют возникновению не только раковых, но и многих других заболеваний. В глобальном плане к настоящему времени определились некоторые важные проблемы в области антропогенного загрязнения окружающей природной среды, к числу которых относятся: 1) возможное изменение климата в связи с поступлением в атмосферу техногенного тепла, углекислого газа и аэрозольных примесей; 2) нарушение озонового слоя Земли связанное с поступлением в атмосферу фреонов, оксидов азота и некоторых других веществ; 3) экологические последствия обширного загрязнения природной среды и биосферы радиоактивными веществами, тяжелыми металлами и пестицидами; 4) загрязнение морской среды атмосферными осадками, речными стоками, наземными источниками и морским транспортом; 5) дальний атмосферный перенос загрязняющих веществ, выпадение кислотных осадков. Таким образом, масштабы антропогенного воздействия на окружающую среду и вытекающие из этого последствия заставляют искать новые технологические процессы, которые, являясь не менее эффективными в экономическом смысле, во много раз превосходили бы существующие по степени экологической чистоты. Фактически противоречие между экономикой и экологией означает противоречие между необходимостью гармонического развития системы "природа-человек-производство" и недостаточной объективной возможностью достижения этого, а порой субъективным нежеланием такой гармонии на современном этапе развития производительных сил и производственных отношений [9]. Сознание и понимание обществом основных закономерностей во взаимоотношениях его с природой является сегодня одним из определяющих факторов. Поэтому важными направлениями экологического образования и воспитания людей являются пропаганда знаний по охране природной среды от антропогенного загрязнения, формирование у каждого человека активной общественной позиции в деле создания экологически чистого производства, а также создание биосферосовместимой материально-технической базы общества.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Основные понятия о загрязнении окружающей среды» з дисципліни «Утилізація промислових відходів»
