Проблемы загрязнения биосферы и ее экологическое значение

ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки

животноводческих ферм. Небольшую опасность для водной среды из металлов

представляют ртуть, свинец и их соединения .

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение

ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными

соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого

внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями,

поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных

сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-

производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и

частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное

количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля.

Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора

попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными

стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к

нарушению биологического равновесия в водоеме.

Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических

водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных,

рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного

количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода,

содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме

меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых

форм организмов. Водоем постепенно “умирает” .

Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение.

Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в

водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением

температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается

токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое

равновесие.

В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться

болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут

вызвать вспышки различных заболеваний.

В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды.

Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате

хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также

подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что

вода из них стала непригодной для питья.

Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды.

Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство.

Наиболее водоемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная,

химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит

до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель

пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной

воды.

Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только

территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие

регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В

настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20%

городского и 75% сельского населения планеты.

Вмешательство человека в природные процессы затронуло даже крупные реки

(такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы

переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода

по большей части расходуется на испарение и образование растительной

биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас в наиболее

обжитых районах страны сток рек сократился на 8% , а у таких рек, как Дон,

Терек, Урал - на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути,

прекратившего существование из-за чрезмерного забора вод рек Сырдарьи и

Амударьи на орошение.

Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из-за их

загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды (промышленные,

сельскохозяйственные и бытовые), поскольку значительная часть

использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод.

2.4 РАДИАЦИЯ В БИОСФЕРЕ.

Радиационные загрязнения имеют существенное отличие от других.

Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов,

испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные

излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку

разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том

числе и лучевая.

В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности, и человек,

как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению.

Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхождения и

радиоактивных нуклидов, находящихся в окружающей среде. Внутреннее

облучение создается радиоактивными элементами, попадающими в организм

человека с воздухом, водой и пищей.

Для количественной характеристики воздействия излучения на человека

используют единицы - биологический эквивалент рентгена (бэр) или зиверт

(Зв): 1 Зв = 100 бэр. Так как радиоактивное излучение может вызвать

серьезные изменения в организме, каждый человек должен знать допустимые его

дозы.

В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года в

среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю свою жизнь около 7

бэр. В этих дозах облучение не приносит вреда человеку. Однако есть такие

местности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди, живущие в

высокогорных районах, за счет космического излучения могут получить дозу в

несколько раз большую. Большие дозы излучения могут быть в местностях, где

содержание естественных радиоактивных источников велико. Так, например, в

Бразилии (200 км от Сан-Паулу) есть возвышенность, где годовая доза

составляет 25 бэр. Эта местность необитаема.

Наибольшую опасность представляет радиоактивное загрязнение биосферы в

результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы

достаточно широко используются в различных областях. Халатное отношение к

хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным

радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное заражение биосферы связано,

например, с испытаниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные

электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При

нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности

загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно

малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на

атомных объектах.

В настоящее время все острее встает проблема складирования и хранения

радиоактивных отходов военной промышленности и атомных электростанций. С

каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды.

Таким образом, использование ядерной энергии поставило перед человечеством

новые серьезные проблемы.

3. Химическое загрязнение биосферы.

В основном существуют 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 загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом

выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические

предприятия, особенно цветной металлургии, кото рые выбрасывают в воздух

оксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора,

частицы и соединения ртути

и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попа дают в

воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления

жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных

отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие

непосредственно в

атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних..

Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые

электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные

установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого

топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения

являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых

веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с

выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания

серусодержащего топлива или переработки сернистых руд

в) 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. Пирометаллургические предприятия цветной и

черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки

миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или

вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются

предприятия по изготовлению искусственного волокна,

сахара,коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.

д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются

предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты,

анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являютсяпредприятия по

производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных

удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде

газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция.

Соединения характеризуются токсическим эффектом.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,

производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические

красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.

3.1 АЭРОЗОЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

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.

Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе

производственной деятельности людей.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха

являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные

фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.

Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные

отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала,

преимущественно вскрышных пород. Источником пыли и ядовитых газов служат

массовые взрывные работы.

При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие

скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое

воздуха.

Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно

над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения

слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушных масс

и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы

сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко

возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвнстного

в природе фотохимического тумана.

3.2 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ ТУМАН (СМОГ)

Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов

и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав

основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы,

многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в

совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате

фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере

высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей,

интенсивной солнечной радиации и безветрия иличень слабого обмена

воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной

инверсии. Смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом,

Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому

воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и

кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти

городских жителей с ослабленным здоровьем.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней

средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или

подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия,

промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и

бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является

привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ -

загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную

среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев

и задач. Так, обычно выделяют химическое,

физическое и биологические загрязнения, как неорганической (минеральные

соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы

(нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные

вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение Основными неорганическими (минеральными)

загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические

соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка,

свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в

воду в результате человеческой деятельности. К опасным загрязнителям водной

среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие

широкий диапозон рН промышленных стоков ( 11,0 - 11,0). Среди основных

источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными

элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское

хозяйство. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию

морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие

ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек.

Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее

включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность

приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у

людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в

который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых

веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только

минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Сточные

воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное

органическое вещество, пагубновлияютна состояние водоемов. Осаждаясь,

суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают

жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе

самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные

соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят

к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также

проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним

из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является

содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие

оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению

содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры,

масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая

препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень

насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ,

большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки

вместе с промышленными и бытовыми стоками.

Количество в мировом стоке загрязняющих веществ, млн.т./год:

1. Нефтепродукты………………………………………….26,563

2. Фенолы…………………………………………………...0,460

3. Отходы производств синтетических волокон………….5,500

4. Растительные органические остатки……………………0,170

5. Всего………………………………………………………33,273

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным

строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной

эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами.

Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых

болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что

требуют для своего разложения много кислорода.

4. Приоритетные загрязнители

4.1 ТЯЖЕЛЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам,

наблюдения за которыми обязательны во всех средах.

Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих

веществ, получил в последнее время значительное распространение. В

различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение

этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе

тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев

принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса,

плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень

вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под

определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким

(например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды

и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам

относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной

массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn,

Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых

металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых

организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к

биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под

это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута,

биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5