Техногенное загрязнение окружающей среды

Все части биосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера) под­вергаются активному загрязнению различными веществами и их соединениями.

Атмосфера. Это смесь газов, не вступающих во взаимодействие при обычных природных условиях. Состав атмосферы у поверхно­сти Земли (до высот около 50 км) остается постоянным: азот - 78,08%, кислород - 20,95%, аргон - 0,9%, в незначительных долях процента - углекислый газ, гелий и другие газы. Особое место среди малых примесей занимает озон (2...7)10~ б %. Он силь­но поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, обладающее большой биологической активностью и при больших интенсив-ностях губительно действующее на органическую жизнь в целом. Основная масса озона сосредоточена в слое атмосферы 15 -55 км с максимумом концентрации на высотах 20 - 25 км.

На стандартный химический состав атмосферы всегда накла­дывается некоторое количество примесей естественного проис­хождения. К числу примесей, выделяемых естественными исто­чниками, относятся:

пыль (вулканического, растительного, космического происхож­дения; выделяющаяся при выветривании почвы и горных пород; частицы морской соли, попадающие в воздушные массы при вол­нении морей и океанов). Например, при выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно в атмосферу попадает 3,5 тыс. т ртути;

дым и газы от лесных и степных пожаров, газы вулканического происхождения;

продукты растительного и животного происхождения.

Все эти источники имеют стихийный кратковременный харак­тер и пространственно распределены локально.

Уровень загрязнения атмосферы естественными примесями является для нее фоновым («химический фон») и мало изменяет­ся со временем.

Состояние и состав атмосферы во многом определяют интен­сивность солнечной радиации на поверхности Земли. Экраниру­ющая роль атмосферы в процессе передачи тепловой энергии от Солнца к Земле и от Земли в Космос влияет на среднюю темпе­ратуру биосферы, которая составляет около +15°С.

Основная доля солнечной радиации передается поверхности Земли как видимое излучение и отражается от земной поверхно­сти в виде инфракрасного (теплового) излучения. Поэтому доля отраженной лучистой энергии, поглощаемой атмосферой, зави­сит от ее газового состава и содержания в ней пыли. Чем больше концентрация примесных газов и пыли, тем меньше отраженной солнечной радиации уходит в космическое пространство и тем больше тепловой энергии остается в атмосфере (парниковый эф­фект).

Как показывают расчеты и измерения, рост концентрации уг­лекислого газа в атмосфере Земли приводит к небольшому росту температуры у ее поверхности: на +0,05, +0,17 и +0,46 °С соответ-

ственно в 1978, 2000 и 2025 гг., что существенно влияет на изме­нение климата.

Основные загрязнители атмосферы - автотранспорт, предпри­ятия металлургии, теплоэнергетики, химической промышленно­сти, производства стройматериалов, на долю которых приходятся соответственно 30, 26, 25, 8 и 6% выбросов.

Так, только при сжигании углеводородных топлив в атмосфе­ру планеты ежегодно выбрасываются около 400 млн т сернистого газа и оксидов азота (или по 70 кг на каждого жителя Земли). При этом следует учесть, что потребности человечества в энергоноси­телях растут со скоростью 3 - 4% в год, т.е. удваиваются каждые 20 -30 лет.

Нарастающее химическое загрязнение воздушного бассейна крупных городов может рассматриваться как экологическая ЧС. Так, при среднегодовом пробеге легкового автомобиля около 15 000 км он потребляет около 4350 кг кислорода и выбрасывает в атмосферу 3250 кг углекислого газа, 530 кг монооксида углерода и около 1 кг свинца.

Перечислим самые распространенные вещества, загрязняющие атмосферу: диоксид серы (SO 2) - 17,5%, оксиды углерода (СО, СО 2) - 15 %, оксиды азота (NO, NO 2) - 14,5 %, твердые приме­си (пыль, сажа) - 14,5 %.

Установлено, что в атмосферу ежегодно выбрасывается пыли, млн т: при сжигании каменного угля - 93,6, при производстве цемента - 53,4, металлургическими предприятиями - 26,7.

Большая часть примесей атмосферного воздуха в городах про­никает в жилые и прочие помещения. В летнее время (при откры­тых окнах) состав воздуха в помещении соответствует атмосфер­ному на 90 %, в зимнее - на 50 %.

Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны - газы или летучие жидкости, содержащие фтор и хлор. Продолжи­тельность их «жизни» в атмосфере составляет около 100 лет, вслед­ствие чего происходит накопление примесей в озоновом слое. Источники поступления фреонов: холодильные установки при нарушении герметичности теплового контура, бытовые баллон­чики для распыления разных веществ и т.д.

В результате техногенного воздействия на атмосферу возмож­ны:

превышение допустимых концентраций вредных примесей в городах и населенных пунктах;

образование смога и кислотных дождей;

появление парникового эффекта, способствующего повыше­нию средней температуры поверхности Земли.

Гидросфера. Земля почти на три четверти покрыта водой. В за­висимости от концентрации солей естественные воды подразде­ляются на пресные (концентрация солей не более 1 г/л) и морс-

кие. На долю пресной воды приходится около 3 % общей массы воды, причем 2 % заключены в малодоступных льдах.

Наиболее удобны для использования речные и озерные воды. Как правило, они бывают минерализованы в той или иной степени в основном за счет растворимых в них солей кальция, магния и др.

Морская вода по химическому составу одинакова в пределах Мирового океана. Средняя концентрация соли в ней составляет

3.5 %, и в отличие от пресной воды соли представлены в основ­ном хлоридами.

Характерная особенность техногенного загрязнения окружа­ющей природной среды - поступление в нее из техносферы не­свойственных ей газообразных, аэрозольных, твердых и жидких загрязнителей.

Основные загрязнители гидросферы: бытовые и промышлен­ные стоки коммунально-бытовых объектов, объектов пищевой, медицинской, целлюлозно-бумажной промышленности; сельское хозяйство (около Уз вносимых в почву удобрений вымывается в реки и озера); морской транспорт (прежде всего, нефть из танке­ров - около 0,1 % годовых перевозок нефти попадает в море).

Ежегодно из мирового стока в гидросферу поступает 26,5 млн т нефтепродуктов (что составляет примерно 1 % их производства), 0,46 млн т фенолов, 5,5 млн т отходов производства синтетиче­ских волокон, 0,17 млн т растительных органических остатков.

Воздействие техносферы на гидросферу приводит к следующим негативным последствиям:

Снижаются запасы питьевой воды с допустимым содержанием примесей;

изменяется состояние и развитие флоры и фауны океанов, морей, рек и озер;

нарушается естественный круговорот многих веществ в био­сфере.

Загрязнение земель обусловлено, прежде всего, сельскохозяй­ственным производством (удобрения и пестициды). Оно может привести:

к сокращению пахотных земель и уменьшению их плодородия;

насыщению растений вредными веществами, что неизбежно влечет загрязнение продуктов питания (в настоящее время до 70 % вредного воздействия на человека приходится на пищевые про­дукты);

нарушению равновесия экосистем вследствие гибели насеко­мых, птиц, животных, некоторых видов растений.

В конкретной местности загрязнение атмосферы, а вслед за ним воды и почвы, формируется за счет следующих трех составляющих:

глобальной, обусловленной наличием на Земле многочислен­ных источников промышленного загрязнения и их трансграни­чным переносом на большие расстояния;

региональной, связанной с выбросами в данном промышлен­ном регионе;

локальной (местной), обусловленной выбросами конкретного объекта в данной местности.

При дальнем переносе скорость распространения воздушных масс обычно составляет сотни километров в сутки. Поэтому на большие расстояния могут распространяться только те химиче­ские вещества, у которых время жизни в атмосфере превышает 12 ч. Для заметного накопления вредных веществ (поступающих из ат­мосферы) в почве и воде время их жизни в этих средах должно быть не менее года. К долгоживущим примесям относятся СО 2 , фреоны и ряд других. Время жизни порядка десяти суток и менее имеют оксиды серы и азота.

Для обеспечения требований экологической безопасности со­держание всей номенклатуры химических веществ, поступающих в окружающую среду, строго регламентируется. Для этих целей используют два основных количественных показателя:

предельно допустимую концентрацию (ПДК);

предельно допустимый выброс (ПДВ).

Предельно допустимая концентрация - максимальная концент­рация (масса примеси (г) в единице объема (л) воздуха, воды или массы (кг) почвы), которая не оказывает прямого или кос­венного вредного действия на человека, его потомство и санитар­ные условия жизни. В настоящее время установлены ПДК в расче­те на среднего человека для воздушной среды предприятий, ат­мосферы городов и других населенных пунктов, для воды откры­тых водоемов. Установлены ПДК в почвах по содержанию пести­цидов, тяжелых металлов, органических соединений. Среднесу­точная ПДК усредняется за длительный промежуток времени, вплоть до года. Указанные ПДК рассчитываются с учетом гло­бальной и региональной составляющих техногенного химическо­го фона.

В зависимости от норм ПДК водоисточники подразделяются на две категории: источники хозяйственно-питьевого назначения, в том числе для водоснабжения предприятий пищевой промыш­ленности, и водоемы в черте населенных пунктов, а также для купания, спорта, отдыха.

Гигиенические требования к хозяйственно-питьевым, рыбо-хозяйственным водоисточникам, а также требования к питьевой воде регламентируются соответствующими стандартами и сани­тарными нормами.

В целях практического контроля поступления вредных веществ в окружающую природную среду от источника выбросов для него на основе установленных ПДК рассчитывают ПДВ вредных ве­ществ. ПДВ устанавливается для каждого стационарного и под­вижного источника соответствующими нормативными докумен­тами (например, «Санитарные нормы проектирования промыш­ленных предприятий» СН-245-71).

Быстрый рост населения земного шара, промышленного и сель­скохозяйственного производства сопровождается резким увеличе­нием органических и неорганических отходов производства и про­дуктов потребления, сброс которых вызывает почти повсеместное загрязнение природных вод. Процесс этот быстро прогрессирует во времени, охватывая все большие площади вод суши и Миро­вого океана. Загрязнение отдельных рек, озер и ряда районов Мирового океана достигло таких пределов, что стало нарушать их биологический режим. В обширных районах Земли, стал ощу­щаться недостаток питьевой и технической воды.

Особенно быстро ухудшается санитарное состояние и нано­сится наибольший ущерб рыболовству тех рек и озер, на берегах которых расположены крупные промышленные предприятия и го­рода. Интенсивно загрязняются также изолированные и слабо со­общающиеся с океаном морские бассейны. Все возрастающее загрязнение вредными химическими веществами вод и грунтов в таких бассейнах нередко вызывает появление процессов, которые влекут за собой гибель флоры и фауны, включая массовую гибель ценных пород промысловых рыб.

Однако хотя загрязнение водной среды и приобрело глобаль­ный характер, в настоящее время явно наметилось отставание тенденций роста загрязнений от темпов развития производства. Происходит это благодаря тому, что технический прогресс обес­печивает все более полное использование промышленного сырья и топлива, вследствие чего значительно сокращаются их потери. Широко начинают применяться замкнутые циклы производства, сухая (безводная) технология. Усиливается тенденция перевода предприятий и транспорта на электрическую энергию атомных станций. У всех действующих и вновь строящихся крупных про­мышленных предприятий, как правило, предусматривается соору­жение специального комплекса по очистке сточных вод. В неко­торых случаях эффективность этих мер настолько велика, что отдельные, прежде сильно загрязненные водные объекты, почти полностью очистились и в них началось восстановление флоры и фауны. Этому, естественно, способствует и самоочищающая спо­собность водных бассейнов (которая, однако, ограничена опреде­ленными пределами).

Ежегодно в мире в реки, озера и моря выбрасываются в виде про­мышленных отходов около 6,5 млн. т фосфатов, более 5 млн. т неф­тепродуктов, 2,3 млн. т свинца, 1,6 млн. т марганца и большое коли­чество других химических элементов. Как правило, эти вещества сбрасываются в виде водных растворов, или взвесей, так как вода почти всегда является компонентом технологических процессов. При производстве 1 т чугуна расходуется, в зависимости от ис­пользуемой технологии, от 150 до 200 куб. м воды, для получения такого же количества бумаги требуется 65-110 куб. м, целлюлозы 175-500 куб. м, нефтепродуктов 2-20 куб. м воды и т. д. Наиболь­ший объем загрязненных вод сбрасывается нефтеперерабатыва­ющими, металлургическими, химическими и целлюлозно-бумаж­ными предприятиями. Большое количество химических веществ по­ступает в грунтовые и речные воды с сельскохозяйственных угодий, где они используются в качестве удобрений и для борьбы с вреди­телями сельскохозяйственных культур и лесов. Сильно загрязня­ются водные бассейны нефтепродуктами, сбрасываемыми судами, а также в результате утечки сырой нефти в местах ее добычи (особенно подводной) и при транспортировке нефтепродуктов.

В состав сточных вод, загрязненных отходами промышленности, транспорта, сельского хозяйства и коммунально-бытовых предприя­тий входят органические вещества (органические кислоты, спирты, фенолы, гербициды, детергенты и др.), неорганические вещества (соли, кислоты, щелочи), нефтепродукты, ядовитые вещества (цианиды, мышьяк, соли меди, цинка, ртуть и др.), радиоактивные и бактериологические вещества и др.

По характеру воздействия все загрязняющие вещества можно разделить на три типа агентов: химические, бактериологические и радиоактивные.

§ 1. Химические загрязнения

Из химических загрязнителей водных масс наибольшую опас­ность представляют углеводороды, ядохимикаты (пестициды, ин­сектициды, фунгициды, гербициды), ртуть и детергенты.

Количество загрязняющих веществ в воде обычно ничтожно мало по сравнению с общей ее массой, однако они могут нанести большой вред животным и растениям водного объекта. Этому спо­собствуют три обстоятельства: во-первых, природная способность ряда организмов накапливать продукты загрязнения; во-вторых, большинство из загрязнений локализируется в прибрежных райо­нах, где размножается, питается и растет большая часть рыб и других водных организмов; в-третьих, определенная устойчивость сохранения загрязнений в водной среде.

Очень слабо изучены воздействия промышленных стоков и почти ничего неизвестно о совокупном влиянии загрязнителей на водные организмы. Известно, например, что никель относительно малоток­сичен. Но если он попадает в воду с «медистым стоком», токсич­ность его увеличивается в 10 раз. Практически ничего неизвестно об интенсификации воздействий загрязняющих веществ при уве­личении температуры воды, ее плотности, солености, изменении условий освещенности, перемешивании вод и воздействии других факторов.

Все это является предметом дальнейшего изучения.

Углеводороды - главная составная часть нефти и нефте­продуктов - не только наиболее распространенный, но и наиболее опасный агент загрязнения. Добыча нефти и использование нефте­продуктов быстро растут. Поэтому опасность загрязнения при­родных вод этими веществами постоянно увеличивается, значи­тельно превышая по своим масштабам опасность бактериологиче­ского и радиоактивного заражения.

Нефтепродукты представляют собой сложную смесь углеводо­родов предельного, непредельного, алициклического и ароматиче­ского ряда. В 1968 г. рабочей группой стран СЭВ по унификации методов анализа природных и сточных вод было принято решение считать «нефтепродуктами» наиболее характерную часть нефти и продуктов ее переработки, состоящую из неполярных и малополяр­ных соединений, экстрагируемых гексаном (или петролейным эфи­ром). Это определение ограничивает понятие «нефтепродукты» углеводородами и очень небольшим числом органических соедине­ний, редко сопутствующих углеводородам в природных и сточных водах. В то же время это определение достаточно четко выражает химико-аналитические свойства нефтепродуктов.

Нефть в воде может присутствовать в виде пленки, состоящей в основном из легких маслянистых и маслянисто-смолистых фрак­ций, в виде устойчивой высокодисперсной эмульсии (частицы менее 30 мк) во взвешенном состоянии, в виде сравнительно крупных комочков, прилипших к взвешенным наносам, в растворенном виде (растворимость нефти незначительна - по данным отдельных авто­ров от 2 до 100 мг/л). Тяжелые фракции нефти (30-40%) опуска­ются на дно и образуют очень устойчивый к окислению слой, в ко­тором гибнут обитающие на дне организмы, служащие кормом для рыб. При волнении и резком возрастании скорости придонных течений нефтепродукты на дне могут вновь вовлекаться в гидро­динамические процессы и явиться вторичным источником загряз­нения воды при взмучивании.

Ядохимикаты. Для борьбы с вредителями сельского хозяй­ства и лесов используется большое количество разнообразных ядовитых веществ, которые обладают сильными токсическими и канцерогенными свойствами. С начала второй мировой войны для борьбы с вредителями полей начал широко использоваться дихлордифенилтрихлоратан (ДДТ). Стойкость этого препарата привела к тому, что живые существа, обитающие в воде, воздухе и на зем­ле (в том числе и человек) содержат в настоящее время ДДТ. Сейчас выпуск ДДТ значительно сокращен. Некоторые страны (в том числе и Советский Союз) вообще отказались от его произ­водства и применения.

Ртуть и другие металлы попадают в природные воды вместе с отходами промышленных предприятий и сельского хо­зяйства. Ртуть, в частности, используется для протравливания семян, в целлюлозно-бумажной промышленности, в качестве ка­тализатора при изготовлении поливинилхлорида и в других произ­водствах. Ртуть обладает сильным токсическим действием, мо­жет накапливаться в животных и растительных организмах и передаваться по биологической цепи питания. Около 100 японцев умерло в результате отравления рыбой, выловленной в заливе Минамата, куда сбрасывались отходы завода, изготовляющего поливинилхлорид.

Попадают в воду также сотни тысяч тонн свинца и цинка, ко­торые, как и ртуть, токсичны и накапливаются в больших коли­чествах в водных организмах. Нормальная концентрация меди в морской воде составляет примерно 3 части на миллиард ча­стей воды. Раствор, содержащий одну часть меди на 10 миллио­нов частей воды токсичен для водных организмов. Концентра­ция - одна часть меди на миллион частей воды - убивает съедоб­ных моллюсков менее чем через 2 часа, а способность бурых водорослей производить кислород снижается при этих условиях примерно на 70% в течение 9 дней.

Детергенты относятся к синтетическим поверхностно-активным, очень медленно разрушающимся веществам (напри­мер, мыла «Новость», «Ладога» и др.). Сточные воды, содержа­щие детергенты, загрязняют в основном реки и морские прибрежные зоны. Наличие поверхностно-активных соединений может быть установлено как путем непосредственного измерения поверхностного натяжения, так и по определению интенсивности пенообразований: наличие в воде даже небольшого количества детергентов становится заметным (в том числе и при наблюдении с малых высот с самолета), благодаря образованию пены.

Детергенты представляют большую угрозу для водоема, так как вспенивание воды тормозит процессы минерализации органи­ческих веществ, снижает органолептические свойства воды, за­трудняет осаждение и разложение взвесей. Известно, что в оди­наковых условиях окисление растворенных органических загряз­нений протекает в 10-25 раз быстрее, чем окисление нерастворенных, взвешенных веществ.

Детергенты, употребляемые при очистке морских побережий от нефтепродуктов, оказывают на флору и фауну моря более гу­бительное действие, чем сама нефть.

§ 2. Бактериологические загрязнения

Загрязнения, содержащие опасные для жизни человека и жи­вотных бактерии, попадают в водоемы и водотоки в основном че­рез канализационные системы. Попавшие в водную среду бактерии с течением времени частично обезвреживаются. Поэтому наибольшую опасность представляет прямой сброс канализацион­ных вод в водоемы, используемые для водоснабжения или купа­ния. В морях опасность бактериального заражения сравнительно невелика, поскольку морская вода обладает способностью унич­тожать патогенные микроорганизмы: в течение первых 15 часов отмирают 70% бактерий, а на пятые сутки их сохраняется лишь доли процента. Однако и за этот период бактерии могут принести большой вред. Интенсивность протекания процессов биохимиче­ского окисления сточных вод зависит от температуры воды. При температуре 20° С полное их окисление происходит обычно в те­чение 5-10 дней. При более низких температурах этот период заметно увеличивается.

§ 3. Радиоактивные загрязнения

Радиоактивные загрязнения водных масс создаются либо в ре­зультате преднамеренного сброса в воду («захоронения») твер­дых продуктов радиораспада, которые опускаются на дно, загряз­няя воду и грунты, либо при сбросе промышленных вод, содер­жащих радиоактивные вещества, либо в результате выпадения радиоактивных осадков, образующихся при взрывах атомных бомб.

Наиболее опасны радиоактивные элементы, которые имеют большой период полураспада. Среди них на первом месте стоят стронций-90 и цезий-137, имеющие период полураспада около 30 лет. Эти элементы усваиваются водными организмами, вклю­чаются в биологические процессы, порождая вредные мутации.

Наблюдения за радиоактивностью вод производится тем же способом, что и за патогенными микробами: с помощью отбора проб на химический анализ. Распространение струй радиоактив­ных (равно как и бактериологически загрязненных) промышлен­ных вод, имеющих специфическую окраску, можно проследить посредством их картирования с самолета. В тех случаях, когда они не имеют окраски, их можно замаскировать искусственно ка­ким-либо красящим веществом в месте сброса.

Введение…………………………………………………………………………3

Загрязнение водного бассейна и контроль за состоянием гидросферы……5

Загрязнение окружающей среды………………………………………...5

Последствия загрязнения………………………………………………...9

Этапы очистки…………………………………………………………...11

Заключение……………………………………………………………………..16

Список литературы…………………………………………………………….17

Введение

Гидросфера - водная оболочка Земли, представля­ющая совокупность всех типов водоемов, включая под­земные воды. Вода - единственная природная жид­кость, имеющаяся на поверхности Земли в большом ко­личестве 1386 млн. км 3 , причем она находится не только в гидросфере, но частично и в атмосфере (0,001%) и лито­сфере (1,72%).

Жизнь на Земле в основном обязана пресной воде (2,5% от общего количества воды). Роль воды во всех жиз­ненных процессах является определяющей. Растения со­держат 90 массовых % воды. Человеческое тело на 2/3 состоит из воды, благодаря которой идет «транспорт» всех веществ в организме человека. Для жизни человека опасна потеря 15% запаса воды, имеющегося в организм Кровь на 80% состоит из воды. Основная причина естественной смерти человека - обезвоживание организма.

Все потери воды в организме человека возмещаются с питьем и пищей, за год человек потребляет около 1 т воды; подавляющая часть запасов пресной воды труднодоступна, 80% ее заключено в ледниковых покровах или на­ходится на различной глубине земной коры (до 200 м). Наиболее ценная часть водных ресурсов (водообновленных) заключена в реках, являющихся источниками водо­снабжения населения и промышленности, источниками энергии, базой рыболовства. Сол­нечная энергия приводит воду в постоянный круговорот, благодаря чему вода в реках обменивается за 10-12 су­ток.

Однако антропогенный фактор вносит свои «поправ­ки» как в режимы обновления воды, так и в постоянное изменение качества воды. Эти «поправки» сводятся к транспортированию отходов, когда большая часть ис­пользованной речной воды возвращается в виде сточных вод.

Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды -важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде.

Загрязнение водного бассейна и контроль за состоянием гидросферы

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД - экологическоепреступление, предусмотренное ст. 250 УК РФ. Объективную сторону составляют загрязнение, засорение, истощение поверхностных или подземных вод, источников питьевого водоснабжения либо иное изменение их природных свойств, если это повлекло существеннывред животному или растительному миру, рыбным запасам, лесному или сельскому хозяйству. В зависимости от тяжести последствий и других обстоятельств может рассматриваться как административное правонарушение.

Несколько предприятий "Норильского никеля" нарушают водное законодательство, выбрасывая в воду вредные вещества. К такому выводу пришли специалисты Росприроднадзора по итогам проверки Заполярного филиала компании. В частности, было обнаружено, что в воду выливаются отходы производства с повышенным содержанием железа, никеля, нефтепродуктов, свинца, меди, хлоридов, нитратов, кальция, магния, фосфатов и цинка.

1. 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. Источниками загрязнения окружающей среды 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.

Перестает быть водой и морская вода: множество побережий омывается жидкостью с совсем иным химическим составом, нежели тот, который имела морская вода несколько десятилетий назад. Симптомы деградации флоры и фауны Мирового океана замечены исследователями на большой глубине даже вдали от побережий. А ведь Мировой океан - колыбель жизни и “фабрика погоды” на всей Земле. Если и дальше продолжать загрязнять его, то это скоро приведет невозможности существования жизни на нашей планете.
Вода - необходимое условие жизни на Земле. Загрязнение водоёмов различными отходами затрудняет процессы самоочищения, что наряду с нехваткой пресной воды создают угрозу здоровью людей.
Загрязнение воды может оказывать вредное воздействие на здоровье людей двумя путями:

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире - на каждого жителя России приходится свыше 30000 м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляет загрязненную недоброкачественную воду.

Природные водоёмы не являются естественной средой обитания болезнетворных микроорганизмов. В отличие от них бытовые сточные воды всегда содержат различные микроорганизмы, часть которых может быть болезнетворными. О потенциальной опасности распространения с водой кишечных инфекций судят по присутствию в ней так называемых индикаторных микроорганизмов, прежде всего кишечной палочки коли. По гигиеническим нормативам в питьевой воде допускается присутствие в 1 л не более 3 кишечных палочек Доказано, что после обеззараживании воды хлором, ультрафиолетовыми лучами, озоном или гамма-излучением при содержании в ней кишечной палочки порядка трёх в литре вода уже не содержит жизнеспособных микробных возбудителей брюшного тифа, дизентерии и других. Однако устойчивость болезнетворных вирусов выше, чем кишечной палочки. Полную уверенность в обеззараживании питьевой воды в настоящее время может дать только её кипячение.

В водах, содержащих фекальные массы, растительные или животные остатки, поступающие с предприятий пищевой промышленности, бумажные волокна и остатки целлюлозы от предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, процессы разложения протекают практически одинаково. Поскольку аэробные бактерии используют кислород, первым результатом распада органических остатков является уменьшение содержания кислорода, растворенного в принимающих стоки водах. Оно изменяется в зависимости от температуры, а также в некоторой степени – от солености и давления. Пресная вода при 20° C и интенсивной аэрации в одном литре содержит 9,2 мг растворенного кислорода. С повышением температуры воды этот показатель уменьшается, а при ее охлаждении – увеличивается.

В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики.
Большая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие – и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, т.е. растворенного в ней углекислого газа, становится кислой).

2. Последствия загрязнения гидросферы .

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели. Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов.

Эвтрофизация – обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски. Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко увеличилась.
Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофизация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ - азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. Разрушение Балтийского моря происходит в результате процесса эвтрофизации (обогащения водоема биогенами, стимулирующими рост фитопланктона). Эта форма загрязнения характерна для водных пространств, в которых вода обновляется медленно. Таким является и практически закрытое Балтийское море. Эвтрофизация возникает тогда, когда море получает слишком много питательных веществ. Эти вещества, в данном случае фосфор и азот, присутствующие в природе, также имеются в удобрениях и продуктах бытовой химии. Водоросли усваивают их и начинают стремительно размножаться. Одно из последствий этого "взрывного" размножения, все чаще наблюдаемого в летние месяцы, - исчезновение кислорода из глубинных вод. Балтийское море имеет печальную репутацию самого загрязненного моря на планете. Судоходство здесь самое интенсивное в мире, и некоторые породы рыбы, которые здесь вылавливают, в частности сельдь и семга, запрещены к экспорту в страны Европейского союза. Процессы антропогенной эвтрофизации так же охватывают многие крупные озера мира - Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки.

Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей).

Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке.

Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

Серьезнейшая экологическая проблема - восстановление водности и чистоты малых рек (т. е. рек длиной не более 100 км), наиболее уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воздействию. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязнение. В настоящее время состояние малых рек и озер, особенно в европейской части России, в результате резко возросшей антропогенной нагрузки на них, катастрофическое. Сток малых рек снизился более чем наполовину, качество воды неудовлетворительное. Многие из них полностью прекратили свое существование.

Этапы очистки.

Санитарная канализационной системы объединяет все сточные трубы от расположенных в зданиях раковин, ванн и т.д., как ствол дерева объединяет все его ветви. Из основания этого «ствола» вытекает смесь всего, что попало в систему, - исходные сточные воды . Так как мы используем огромный объем воды для удаления мизерных количеств отходов или просто льем ее без особой нужды, в первичных стоках на каждую часть отходов приходится примерно 1000 частей воды, т.е. в них 99,9% воды и 0,1% отходов. С добавлением ливневых вод разбавление еще более увеличивается. Но отходы или загрязнители первичных стоков имеют огромное значение. Их подразделяют на три категории.

Мусор и песок. Мусор – это тряпки, пластиковые пакеты и прочие предметы, попадающие в систему из туалетов или через ливнестоки, если те еще не отделены. К песку условно относят и гравий; их приносят в основном ливнестоки.

Органическое вещество, или коллоиды. Это как живые организмы, так и неживая органика экскрементов, пищевых отходов и волокон тканей и бумаги. Термин коллоиды означает, что этот материал не оседает, а обычно остается взвешенным в воде.

Растворенные вещества. Это в основном биогены, такие как соединения азота, фосфора и калия из продуктов жизнедеятельности, обогащенные фосфатами из детергентов.

Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить все названные категории загрязнителей. Мусор и песок удаляются на этапе предочистки .

Сочетание первичной и вторичной очистки позволяет избавиться от коллоидного материала. Растворенные биогены устраняются при помощи доочистки .

Необходимо также иметь в виду, что обработка стоков в каждом конкретном случае не обязательно должна включать в себя все четыре этапа. Чаще всего они дополняют друг друга в зависимости от обстоятельств. Следовательно, в некоторых местах в водоемы все еще сбрасывают просто исходные стоки, в других - осуществляют только первичную их очистку, кое-где проводят вторичную, и лишь немного городов осуществляет доочистку водостоков.

Предочистка. От мусора избавляются, пропуская исходные стоки через стержневую решетку , т.е. ряда стержней, расположенных на расстоянии около 2,5 см. друг от друга. Затем мусор механически собирают с решетки и отправляют в специальную печь для сжигания. Очищенная от мусора вода попадает в емкость, напоминающую плавательный бассейн, где движение воды замедляется настолько, что песок оседает; затем он механически извлекается оттуда и вывозится на свалку.

Первичная очистка. После предочистки вода проходит первичную очистку – медленно пропускается через крупные баки, называемые первичными отстойниками . Здесь она в течение нескольких часов остается почти неподвижной. Это позволяет самым тяжелым частицам органического вещества, составляющим 30-50% его общего количества, осесть на дно, откуда их собирают. В то же самое время жирные и маслянистые вещества всплывают к поверхности, и их снимают как сливки. Весь этот материал называется ил-сырец . Вода, покидающая первичные отстойники, все еще содержит 50-70% не осевших органических коллоидов и почти все растворенные биогены. Вторичная очистка предусматривает устранение оставшегося органического вещества, но не растворенных питательных элементов.

Вторичная очистка. Эту очистку называют также биологической , так как в ней участвуют живые естественные редуценты и детритофаги, потребляющие органическое вещество и в процессе дыхания превращающие его в воду и углекислый газ. Обычно применяются два типа систем: капельные биофильтры и активный ил. В системах с капельным биофильтром вода разбрызгивается и стекает струйками по слою камней величиной с кулак, толщина которого 2-3 м. Организмы, случайно смытые с биофильтров, позднее устраняются из воды, когда она попадает во вторичные отстойники-емкости, аналогичные первичным отстойникам. С отстоявшимся в них материалом поступают, как и с илом-сырцом. Пройдя первичную очистку и капельные биофильтры, сточные воды теряют 85-90% органического вещества. Все более широкое распространение получает еще один метод вторичной очистки – система активного ила. В этом случае вода после первичной очистки поступает в резервуар, где могли бы разместиться несколько припаркованных друг за другом трейлеров. Смесь детритофагов, называемая активным илом, добавляется в воду, когда та поступает в резервуар. По мере движения создается богатая кислородом среда, идеальная для развития этих организмов. В ходе их питания количество органического вещества, включая патогенные микроорганизмы, уменьшается. Покидая аэрационный резервуар, вода содержит множество детритофагов, поэтому ее направляют во вторичные отстойники. Так как организмы обычно собираются в кусочках детрита, осадить их относительно несложно; осадок представляет собой тот же самый активный ил , который снова закачивают в аэрационный резервуар. Вода очищается от органического вещества на 90-95%. До двух последних десятилетий не ощущалось острой необходимости осуществлять дополнительную очистку воды уже после вторичной. Воду после нее просто дезинфицировали хлоркой и сбрасывали в естественные водоемы. Такая ситуация преобладает и сейчас. Однако по мере обострения проблемы эвтрофизации все больше городов вводят еще один этап - доочистку , устраняющую биогены.

Доочистка. После вторичной очистки вода поступает на доочистку, устраняющую один или более биогенов. Для этого существует множество способов. На 100% воду можно очистить дистилляцией или микрофильтрованием. Очистка такого количества воды названными методами слишком расточительна, поэтому в настоящее время разрабатываются и внедряются более доступные способы. Например, фосфаты можно устранить, добавив в воду известь (ионы кальция). Кальций вступает в химическую реакцию с фосфатом, образуя при этом нерастворимый фосфат кальция, который можно удалить фильтрованием. Если избыток фосфата – основная причина эвтрофизации, этого уже достаточно. При соответствующей доочистке можно добиться того, что в конечном итоге получится вода, пригодная для питья.

Дезинфекция. Какой бы тщательной очистке не подвергались сточные воды, обычно их все равно дезинфицируют хлорированием перед сбросом в естественные водоемы, чтобы уничтожить патогенные организмы, которые могли выжить. Использование для этого газообразного хлора (Cl2) влечет за собой определенные экологические проблемы, требующие обсуждения. Существуют более безопасные дезинфицирующие средства, например озон (O3). Он чрезвычайно губителен для микроорганизмов и, воздействуя на них, распадается на газообразный кислород, что улучшает качество воды. Однако озон не только токсичен, но и взрывоопасен. Предлагается также воздействовать на воду ультрафиолетовым или другим излучением, убивающим микроорганизмы, но не оказывающим никакого побочного явления.

Заключение.

Круговорот воды, этот долгий путь ее движения, состоит из нескольких стадий: испарения, образования облаков, выпадения дождя, стока в ручьи и реки и снова испарения. На всем своем пути вода сама способна очищаться от попадающих в нее загрязнений.

Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, так как при рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе круговорота воды в природе. Еще в недалеком прошлом считалось, что воды на Земле так много, что, за исключением отдельных засушливых районов, людям не надо беспокоиться о том, что ее может не хватить. Однако потребление воды растет такими темпами, что человечество все чаще сталкивается с проблемой, как обеспечить будущие потребности в ней. Во многих странах и регионах мира уже сегодня ощущается недостаток водных ресурсов, усиливающийся с каждым годом.

Проблема загрязнения вод суши (рек, озер, водохранилищ, подземных вод) тесно связана с проблемой обеспеченности пресной водой, поэтому наблюдениям и контролю за уровнем загрязнения водных объектов уделяется особое внимание. Экономическое регулирование рационального использования и охраны вод включает: планирование и финансирование мероприятий по рациональному использованию и охране вод; установление лимитов водопользования; установление нормативов платы за водопользование и водопотребление; установление нормативов платы за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты; предоставление налоговых, кредитных и других льгот при использовании малоотходных и безотходных технологий, проведении других мероприятий, когда они дают значительный эффект в области рационального использования и охраны вод; покрытие ущерба, нанесенного водным объектам и здоровью людей по причине нарушения требований водного законодательства.

Литература

Ю.В.Новиков, Экология, окружающая среда и человек. 2000г. с.320

А.Н.Павлов, В.М.Кириллов, Безопасность жизнедеятельности и перспективы экологического развития, 2002 г. с.352

Экология. В.И.Коробкин, Л.В.передельский, 2003г. с.576

Инженерная экология и экологический менеджмент /под ред. Н.И.Иванова и И.М.Фадина, Москва 2001. с.528

Со времен научно-технической революции человечество стремительно уничтожает природу и ее ресурсы, все реже задумываясь об их трудновосполнимости.

Атомная энергетика, развитие металлургии и химической промышленности – активная деятельность человека оставляет отпечаток на всех элементах окружающей среды: флоре, фауне, воздухе, почве, воде.

Обильные растраты природных ресурсов подтолкнули ученых к рассмотрению вопросов экологии, выявлению ключевых загрязнителей и методов борьбы с ними.

Различают первичное и вторичное загрязнение: при первичном вредные вещества образуются непосредственно в ходе природных или антропогенных процессов, а при вторичном – в окружающей среде из первичных. В большинстве случаев вторичные загрязнители токсичнее первичных.

Способы воздействия

Механизм действия загрязнителя бывает различным: одни вещества – раздражающего действия, которые изменяют уровень кислотности слизистой оболочки или раздражают нервные окончания; другие – меняют соотношение окислительно-восстановительных реакций в организме; третьи – замещают химические элементы и соединения в клетках; четвертые – оказывают влияние на электромагнитные и механические колебательные процессы в организме.

Категории

Классификация техногенных загрязнителей производится по следующим категориям:

1. Происхождение (механические, биологические, физические, химические, энергетические и материальные).
2. Продолжительность действия (средней устойчивости, полустойкие, неустойчивые и устойчивые).
3. Влияние (непрямое и прямое).
4. Характер (аварийно-случайные, сопутствующие, умышленные).
5. Степень опасности (уровень токсичности).
6. Распространенность (локальные, региональные, глобальные, космические).

Происхождение

По происхождению выделяют следующие виды:

А самым рядовым оказывается механическое загрязнение окружающей среды, поскольку с этим ежедневно сталкивается каждый житель планеты. Основная часть механического мусора представляет собой пластмассу, которая практически не разлагается, поэтому природа невзирая на наличие в ней защитных механизмов, не способна справиться с механическим мусором самостоятельно. Оно непосредственно связано также с непрерывным процессом повсеместного возведения человеком новых зданий. Всевозможные свалки, где в больших количествах складируют твердые бытовые отходы, являются местами экологических катастроф.

Химическое как наиболее распространенное

Химическое загрязнение регулярно атакует все части биосферы, поскольку количество ежедневных выбросов химических реагентов исчисляется тоннами. Оно влияет на баланс микроэлементов, обедняет микрофлору, сокращает продуктивность элементов экосистемы и в целом нарушает ее равновесие.

Особого контроля требуют такие химические элементы, как тяжелые металлы (к ним относятся кадмий, мышьяк, ртуть и свинец), распространению которых способствуют металлургические заводы, фабрики, промышленные склады и предприятия, чья деятельность связана с поиском полезных ископаемых.

Не последнюю роль в химическом загрязнении играют пестициды, которые используются для защиты растений от вредителей и борьбы с переносчиками заболеваний. Техногенное загрязнение почв – вид, который вносится человеком в природу сознательно. Пестициды способны воздействовать на центральную нервную систему, провоцировать аллергические реакции, вызвать раковые опухоли и даже изменять генетический код.
Мутирующие вредители, против которых изначально были направлены пестициды, провоцируют человека выбрасывать химикаты в еще больших количествах.

Выброс химикатов влияет не только на почву, флору и фауну. Техногенное загрязнение атмосферы характеризуется обилием серного газа, что приводит к кислотным дождям, которые заражают и уничтожают чистые водоемы и леса. Последствия использования аэрозольных распылителей могут и вовсе привести к разрушению озонового слоя планеты, который всех ее жителей защищает от ультрафиолетового излучения.

Экологическая обстановка в России

В нашей стране экологическая ситуация напряженная. Отсутствие финансирования и общая политика невмешательства по отношению к чистоте окружающей среды только способствует ухудшению обстановки.

Промышленные выбросы сокращают морозоустойчивость растений, что сказывается на сельском хозяйстве. Северные районы России, с характерным для них влажным и пасмурным климатом, вкупе с наличием в атмосфере ядовитых веществ грозят вымиранием растений и образованием пустошей.

Есть и ряд естественных факторов, которые тоже не способствуют очищению биосферы: почва обладает свойством накапливать , поступающие в нее с отходами и радиоактивными осадками после ядерных испытаний. Из-за этого радиоактивные вещества включаются в пищевые цепочки и поражают живые организмы.