Техногенное загрязнение почв и способы его предотвращения .

Проблема загрязнения почв была всегда актуальна, ведь наш век развитых технологий в атмосферу, и впоследствии в почву попадает много вредных веществ . Они нарушают, уничто-жают все полезное в почве. Долг людей сохранить почву.

Цель : Изучить техногенное загрязнение почв Пермского края и способы его предотвращения.

Задачи :

Проанализировать экологическое состояние почв Пермского края

Выявить источники загрязнения

Установить последействие техногенного загрязнения почв

Предложить способы защиты почвы от загрязнения.

Население Земли составляет сегодня 7 млрд. человек. На каждого жителя приходится по 3 га земельных ресурсов и всего по 0,25 га пахотных угодий. Резервы пахотных земель иссякают, освоение новых земель сдерживается неблагоприятными природными условиями. К 2050 году по прогнозам учёных население Земли составит около 12,5 миллиардов человек. Следовательно, необходимо увеличить выпуск продуктов в 2-3 раза. В последние годы увеличение производства продуктов питания обеспечивается на 90% в результате повышения урожайности с/х культур и лишь на 10 % в результате расширения посевных площадей. Экологическая безопасность на сегодняшний день – один из приоритетов при производстве сельскохозяйственной продукции. Человечество получает из почвы 95 % всех продуктов питания, поэтому забота о сохранении почвенного плодородия, «здоровья» почвы является важнейшей задачей аграрной науки и сельхозтоваропроизводителей. Являясь важнейшей жизнеобеспечивающей сферой, почва постоянно испытывает различные воздействия, обусловленные человеческой деятельности. Сегодня около 15% территории России относятся к зонам экологического неблагополучия. Площадь Пермского края составляет 160236,5 км 2 , население в 2007 года – 2,90 млн. человек. Пермский край занимает 14 место в России и 4 на Урале по объёму промышленного производства. Выброс загрязняющих веществ в атмосферу по краю в целом составляют 735 тыс. т/год, из них 613 тыс. т/год – из стационарных источниках, 122 тыс. т/год – от автотранспортных средств. Такие города, как Березники, Пермь и Соликамск, входят в список городов с максимальными концентрациями загрязняющих веществ в атмосферном воздухе , превышающими в 10 раз ПДК (по данным ГОСКОМ экологии России). Наиболее высоким уровнем токсичных выбросов характеризуется г. Чусовой, Лысьва, Березники, Краснокамск, Губаха. Масса загрязняющих веществ, поступивших в атмосферу г. Пермь в 2000 году от промышленных предприятий составила 46777,5 тонн. Существует четыре основных источника загрязнения:

1) Промышленность – Наибольшее количество загрязняющих веществ от промышленных источников выбрасывается в воздух на территории Индустриального района, далее в порядке убывания – Орджоникидзевский, Свердловский, Кировский, Дзержинский и Ленинский..

2) Автомобильный транспорт также влияет на загрязнения атмосферного воздуха Перми (всего 181553 единицы автотранспорта в г. Перми, из них 121280 – личные автомобили). Состав выбросов от автотранспорта включает в себя также основные загрязняющие вещества: оксид углерода, углеводорода, оксид азота, сернистый ангидрид, сажа и др. В общем загрязнении атмосферы г. Перми доля выбросов этих веществ автотранспортом составляет: оксид углерода – 80%, оксид азота – 10%, сажи – 9%.

3) Сельское хозяйство загрязняет почву – тяжелыми металлами и другими токсинами. Всем известно, что удобрения – это , но удобрения содержат в своем составе примеси тяжелых элементов и тоже являются источниками загрязнения почвы. Среди традиционных удобрений наибольшими загрязнителями являются фосфорные удобрения.

4) Бытовые отходы . Городские свалки промышленного и бытового мусора занимают большие площади. В составе мусора могут оказаться ядовитые вещества, такие, как ртуть или другие тяжелые металлы, химические соединения, которые растворяются и попадают в почву, водоемы, грунтовые воды. Могут попасть в мусор и приборы , содержащие радиоактивные вещества. Количество накапливающегося мусора постоянно растет. Сейчас его на каждого горожанина приходится от 150 до 600 кг в год.

Загрязнения почвы промышленными отходами и интенсивное применение средств химизации создает опасность получения растениеводческой продукции с повышенным содержанием тяжелых металлов. Поступая в почву в результате техногенного загрязнения, тяжелые металлы в больших количествах в первую очередь влияют на биологические свойства почвы (приводят к снижению числа и видов микроорганизмов), а также на химические и физические её свойства, разрушая, таким образом, её плодородие в целом. Из почвы тяжелые металлы поступают в растения, нарушая в них обмен веществ. Все это в итоге снижает уровень продуктивности. Таблица1

Снижение урожайности с/х культур в зависимости от расстояния загрязнителей, %

1.Важнейшим способом защиты почв и с/х продукции от техногенного загрязнения является известкование. Известкование не только повышает плодородие почв и урожайность культур, но и снижает подвижность тяжелых металлов и способствует их закреплению в почве в виде прочных комплексов. Тяжелые металлы становятся малодоступными для растений.

2.Для поддержания способности почвы к самоочищению необходимо постоянное поступление свежего органического вещества. Это могут быть традиционные органические удобрения (навоз) и такие как торф, осадок сточных вод, солома и д.р. Органические удобрения снижают подвижность тяжелых металлов за счет связывания их в прочные комплексы с органическим веществом. Для реального снижения тяжелых металлов в растениях рекомендуется вносить не менее 10 т/га органического удобрения, преимущественно торфа.

3.Фосфоритование почв. Увеличивая содержание фосфора в почве, мы тем самым связываем токсичные вещества, особенно тяжелые металлы в прочные комплексные соединения , что приводит к получению экологически чистой продукции. Фосфаты цинка и кадмия являются труднорастворимыми соединениями и не доступны для растений.

4.Введение в севообороты бобовых культур позволяет не только приостановить ухудшение плодородия почвы, но и получать экологически чистую продукцию. Запашка зеленой массы клевера, вики, гороха, бобов, люпина позволяют практически без применения удобрений получать высокую урожайность культур с хорошим качеством продукции.

5.Подбор культур на загрязненных почвах. Установлено, что культуры обладают различной устойчивостью к загрязнению тяжелыми металлами. По степени устойчивости к токсикантам растения можно расположить в следующем порядке : злаковые травы > зерновые> картофель> овощи. На загрязненных почвах следует размещать культуры, у которых в пищу идут части растений слабо накапливающие тяжелые металлы – это томаты, картофель, бахчевые или технические культуры - лен, конопля, картофель для производства крахмала, сахарную свеклу на сахар. На загрязненных почвах нельзя выращивать продукты для производства детского питания.

6.При очень высокой степени загрязнения почвы существуют два пути ее оздоровления:

Культивирование растений сильно поглощающих токсичные вещества с последующим их отчуждением с поля и утилизацией.

Механическое удаление верхнего пораженного слоя земли и замена его новым. Это очень дорого и используется редко (при техногенных катастрофах).

Биологическая взаимосвязь между почвой и человеком осу­ществляется главным образом путем обмена веществ. Почва является как бы поставщиком минеральных веществ, необхо­димых для цикла обмена веществ, для роста растений, потреб­ляемых человеком и травоядными животными, съедаемыми в свою очередь человеком и плотоядными животными. Таким об­разом, почва обеспечивает пищей многих представителей расти­тельного и животного мира. Следовательно, ухудшение качества почвы, понижение ее биологической ценности, способности к самоочищению вызы­вает биологическую цепную реакцию, которая в случае продол­жительного вредного воздействия может привести к самым различным расстройствам здоровья у населения . Резюмируя всё вышесказанное, можно констатировать, что проблема бытового загрязнения почв очень распространена в наше время и решение требует совместных усилий.

Оглавление
Введение………………………………………………………… ………………………...3
1 Источники и виды техногенного загрязнения окружающей среды…… ……………4
1. 1 Загрязнение атмосферы……………………… ………………………………………8
1. 2 Загрязнение вод……………………………………… ……………………………...10
1. 3 Загрязнение почв…………………………………… ………………………………12
1. 4 Загрязнение твердыми отходами………………………………………………….. 14
2 Оценка техногенного загрязнения объектов окружающей среды в условиях г. Воронежа…… …………………………………………………………………………… 17
3 Влияние загрязнения среды на здоровье людей……………………………………..21
Заключение…………………………………………………… ………………………….25
Список литературы………………………………… ……………………………………26

Введение
Техносфера – это глобальная совокупность орудий, объектов, материальных процессов и продуктов общественного производства. Техносферу можно определить также как пространство геосфер Земли, находящееся под воздействием производственной деятельности человека и занятое ее продуктами .
Она начала формироваться в XVIII-XIX вв. одновременно с бурным развитием науки и техники и до второй половины XXв. стала силой планетарного масштаба. Это связано с активизацией деятельности человека и появлением новых факторов негативного воздействия на природу: развитие атомной энергетики, разработка новых видов вооружений, химизация сельского хозяйства, дальнейшее развитие всех видов транспорта, горнодобывающей, металлургической промышленности, машиностроения и освоения космического пространства. В результате увеличилось загрязнение всех компонентов окружающей среды - воздуха, воды, почвы, продуктов питания. В биосфере начались процессы миграции веществ, вызванные производственной деятельностью человека, образовался третий вид круговорота веществ в природе (кроме геологического и биологического) - технологический.
Возникла необходимость детально изучать, классифицировать различные техногенные загрязнения окружающей среды, предвидеть их, уметь предотвращать их, уменьшать, нейтрализовать, наконец, бороться с последствиями различных негативных воздействий человека на природу. Это обусловило развитие многих новых направлений в области прикладной экологии, которые обобщенно называют «техноэкологии».
Целью данной работы является изучение воздействия техногенных загрязнений на воду, почву и атмосферу.
Задачи:

рассмотреть основные источники и виды техногенных загрязнений;
оценить техногенное загрязнение г. Воронежа;
выявить влияние загрязнения на здоровье человека.

1. 1 Загрязнение атмосферы
Колоссальная масса воздушной оболочки Земли и сбалансированность естественного круговорота в биосфере еt газовых компонентов создают иллюзию неисчерпаемости ресурсов атмосферного воздуха. Однако, если учесть, что кроме исчерпаемости атмосфера должна сохранять природные качества, эта иллюзия исчезает. Уже начиная с XIX столетия, по мере развития промышленности, а затем энергетики и транспорта газовое равновесие в атмосфере начинает нарушаться: в круговорот естественный начинает вмешиваться социальный обмен веществ. К естественным источникам загрязнений относятся пыльные бури, вулканические извержения, газовые выделения из гейзеров и геотермальных источников, прижизненные выделения в атмосферу растений, животных, микроорганизмов и т.д.
Источники искусственного загрязнения - различные промышленные предприятия, коммунальное хозяйство, утечки из газохранилищ и трубопроводов и т.д.
Атмосферные загрязнители подразделяются на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом их превращений. Например, поступающий в атмосферу диоксид серы окисляется кислородом воздуха до триоксида серы, который затем, взаимодействуя с водяными парами образует капельки серной кислоты. При оценке загрязнения атмосферы учитывается период пребывания загрязняющих веществ в ней.
В атмосферу одновременно могут поступать вещества, оказывающие на живые организмы сходное воздействие, то есть обладающие эффектом суммации вредного действия.ьВсе вредные вещества в соответствии с ГОСТ 12.1.0.07-76 по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности: 1-й - вещества чрезвычайно опасные, ПДК менее 0,1 мг/м3; 2-й - вещества высокоопасные, ПДК 0,1-1 мг/м3; 3-й - вещества умеренно опасные, ПДК 1,1-10 мг/м3; 4-й - вещества мало опасные, ПДК более 10 мг/м3.
Основным элементом загрязнения атмосферы являются аэрозольные образования. Аэрозоли - это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой служит газ, а дисперсионными фазами являются твердые или жидкие частицы. Обычно размеры частиц аэрозолей ограничивают интервалом 10-7-10"3 см. Аэрозоли делятся на три группы. К первой относятся пыли - коллективы, состоящие из твердых частиц, диспергированных в газообразной среде. Ко второй группе относятся дымы - все аэрозоли, которые получаются при конденсации газа. К третьей группе относятся туманы - коллективы жидких частиц в газообразной среде.Сейчас в земной атмосфере взвешено около 20 млн т частиц, из которых примерно три четверти приходится на долю выбросов промышленных предприятий.
Из многочисленных контаминантов атмосферы основными являются взвешенные частицы - аэрозоли различного состава, затем следуют сернистые соединения и оксиданты, то есть вещества, образующиеся в атмосферном воздухе в результате фотохимических превращений. Например, уже в 1975 г. в атмосферу во всем мире выбрасывалось около 100 млн т твердых веществ.
Особое значение пыли и других взвешенных частиц объясняется тем, что они загрязняют атмосферу не только в результате прямых выбросов, но в большей мере в результате различных превращений газообразных веществ, выбрасываемых в атмосферу с образованием мелкодисперсных аэрозолей.
Источники загрязнения атмосферы выбросами могут быть классифицированы:
По назначению: а) технологические, содержащие хвостовые газы после установок улавливания; б) вентиляционные выбросы - местные отсосы, вытяжки.
По месту расположения: а) незатененные или высокие; б) затененные или низкие, то есть расположенные на высоте, в 2,5 раза меньшей высоты здания; в) наземные - находящиеся у земной поверхности.
По геометрической форме: а) точечные; б) линейные.
По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные.
Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту. Это возможно при взрывных работах и авариях.5. По дальности распространения: внутриплощадочные, то есть создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений; внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высокие концентрации на территории жилой застройки.
Газовые промышленные выбросы могут быть организованными и неорганизованными. Организованный промышленный выброс - выброс, поступающий в атмосферу через специальные сооружения - газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованный выброс - выброс, поступающий в "атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы вентиляционной системы, местных отсосов .

1.3 Загрязнение почв
Загрязнение почв - содержание в почвах химических соединений, радиоактивных элементов, патогенных организмов в количествах, оказывающих вредное воздействие на здоровье человека, окружающую природную среду, плодородие сельскохозяйственного назначения .
По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твёрдых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных аргентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд. т.
Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику их поступления в почву.
1) С атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Таким образом и образуются кислотные дожди.
2) При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.
3) С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.

Загрязнения почвы можно классифицировать:
1) Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В группу входят различные по характеру загрязнения смешанного характера, включающие как твёрдые, так и жидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.
2) Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других животных организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к накоплению в организме. Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As (мышьяк), Mn (марганец).
3) Пестицидами. Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил- трихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагается в течение десятков лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде. Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, антиномицеты, грибы, водоросли.
4) Микотоксинами. Данные явления не являются антропоген ными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.
5) Радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - 90 Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2-8 %), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и т. д.
Особенно сильное техногенное давление испытывают почвы в районах расположения крупных промышленных предприятий, больших городов, транспортных артерий. Нередким стало образование техногенных пустынь на территориях, непосредственно примыкающих к промышленным зонам различных предприятий, особенно химической и металлургической промышленности. В ближайшей к предприятию зоне содержание тяжелых металлов часто значительно превышает ПДК; вследствие суммарного воздействия кислотных дождей и выпадений тяжелых металлов гибнет растительность, поверхность почвы обнажается; незащищенная растительным покровом почва подвергается усиленной эрозии и дефляции, почвенный покров разрушается практически необратимо, и его восстановление требует уже очень крупных материальных и трудовых затрат.

1. 4 Загрязнение твердыми отходами
Все то, что человек добывает, производит, выращивает, потребляет, в конце концов, превращается в отходы. Часть из них удаляется вместе со сточными водами, другая часть в виде газов, паров и пыли попадает в атмосферу, но большая часть выбрасывается в виде твердых отходов. Каждый житель планеты «производит» ежедневно до 1,5 килограммов мусора. Гора твердых бытовых отходов (ТБО) растет с каждым днем – за год у нас в стране их собирается примерно 60 млн. тонн. Объем бытового мусора в США составляет 140 млн. т в год, для уборки мусора ежедневно требуется 63 тыс. мусоровозов. Объем бытовых отходов в расчете на одного человека увеличивается примерно на 1-4 %, а на массе на 0,2-0,4 % в год.
В состав БО (мусора) входят зола, шлак, бумага, пластмасса, пищевые отходы, металл, стекло и пр.
Еще более разнообразны составляющие промышленных отходов: древесина, бумага, текстиль, кожа, резина, гипс, соли, шлаки, зола, формовочная земля, металл, отходы животного происхождения, строительный мусор. Как утверждают специалисты, с начала двадцатого века в России накопилось 80 миллиардов тонн только твердых отходов и ежегодно к ним добавляется еще по 7 миллиардов тонн.Отходы, прежде всего, делятся на бытовые и промышленные, также их классифицируют по отраслям промышленности, по конкретным производствам, по тоннажности, степени использования, способности к возгоранию, коррозионному воздействию на оборудование и т.п.
В подавляющем большинстве случаев твердые отходы удаляются вывозным путем в основном на неконтролируемые свалки – специально отведенные в пригородах отгороженные участки. Отходы на них разлагаются, часто загораются, в результате загрязняется воздушная среда, часто токсичными веществами. Кроме того, вредные вещества могут вымываться дождевыми, талыми, поверхностными и грунтовыми водами и загрязнять водоемы и подземные воды.
В качестве альтернативы используются полигоны для твердых отходов (рисунок 1). Для такого полигона выбирают место по возможности в глинистом грунте, в котором можно складировать отходы в течение 20-25 и более лет. Основание выбранной площади делают в виде огромного корыта глубиной примерно 1,5 м. При невозможности выбрать место в глинистом грунте водоупорное основание создается искусственно, причем на уплотненный слой глины толщиной 0,5 м иногда наносится слой щебня, что облегчает отвод фильтрата и метана. Фильтрат, остающийся в пределах полигона, не загрязняет водоемы и подземные воды. В случае большого количества осадков фильтрат откачивают со дна корыта насосами и разбрызгивают по поверхности укладываемых отходов. Одна часть фильтрата испаряется, другая проникает внутрь, где вызывает медленный биотермический процесс с повышением температуры до 30?С. До дна, таким образом, доходит не более 5 % жидкости.

Рисунок 1 - Схематичный разрез полигона для твердых отходов 1 – лесозащитные полосы (зеленая зона); 2 – промежуточный изолирующий слой; 3 – отходы; 4 – укрывающий наружный слой растительного грунта; 5 – естественное или искусственное водоупорное основание (глина)
Для размещения полигонов твердых отходов можно использовать овраги и другие неудобные земли. После полной загрузки полигона и закрытия его растительным грунтом поверхность последнего можно использовать для устройства парков, садов, игровых площадок и т.п.
В закрытых от соприкосновения с воздухом бытовых и пищевых промышленных отходах, находящихся в насыпях полигона, возникает анаэробный процесс, при котором выделяется биогаз (смесь метана и углекислого газа), который можно использовать как топливо .

2 Оценка техногенного загрязнения объектов окружающей среды в условиях г. Воронежа
Ежегодно в приземной слой атмосферы Воронежа от стационарных источников поступает около 15 тыс. тонн вредных химических веществ, из них окислов азота – 3731 тонн, сернистого ангидрита –4331 тонн, 25 тонн тяжелых металлов, в том числе железо, кадмий, кобальт, медь, марганец, свинец, хром, никель, цинк.
Превалирующими являются соединения железа –21,233 т/год (84,7% от суммы выбросов тяжелых металлов). По 1,1 т/год (4,5%) поступает в атмосферу марганца и цинка, 0,380 т/год (1,5%) –меди, 0,185 т/год (0,7%) –свинца, 0,211 т/год (0,8%) –хрома.
Исходя из объемов, преобладают аэротехногенные выбросы тяжелых металлов в Левобережном районе, на долю которого приходится 47% выбросов.
Основными вкладчиками в загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами являются предприятия машиностроения и металлообработки – 65,6% выбросов; строительных материалов –8,4%; химической и нефтехимической промышленности – 4,3%.
К числу наиболее значимых источников тяжелых металлов из предприятий машиностроительной и металлообрабатывающей отраслей относятся АО "Тяжмехпресс", АООТ "Тяжэкс" им. Коминтерна, АООТ "ВАСО", ГП "Воронежский механический завод". Химическая и нефтехимическая промышленность
и т.д.................

В мире широко используется около 60 тыс. химических веществ, и пишет несколько сотен из них достаточно полно исследованы. (Из доклада Международной комиссии по окружающей среде «Наше общее будущее» (1989)).

Часть биосферы, охваченная влиянием деятельности человека, ее технических средств, объектов, работающих или строящихся, называется техносферой. Она начала формироваться в XVIII-XIX вв. одновременно с бурным развитием науки и техники и до второй половины XX в. стала силой планетарного масштаба. Это связано с активизацией деятельности человека и появлением новых факторов негативного воздействия на природу: развитие атомной энергетики, разработка новых видов вооружений, химизация сельского хозяйства, дальнейшее развитие всех видов транспорта, горнодобывающей, металлургической промышленности, машиностроения и освоения космического пространства. В результахі увеличилось загрязнения всех компонентов окружающей среды - воздуха, воды, почвы, продуктов питания. В биосфере начались процессы миграции веществ, вызванных производственной деятельностью человека, образовался третий вид круговорота веществ в природе (кроме геологического и биологического) - технологический. Возникла необходимость детально изучать, классифицировать различные техногенные загрязнения окружающей среды, предвидеть их, уметь предотвращать, уменьшать, нейтрализовать, наконец, бороться с последствиями различных негативных действий человека на природу. Это обусловило развитие многих новых направлений в сфере прикладной экологии, которые обобщенно называют «техноекологією».

Основные техногенные загрязнители природной среды - это различные газы, газообразные вещества, аэрозоли, пыль, которые выбрасываются в атмосферу объектами энергетики, промышленности и, радиоактивные, магнитные и электромагнитные, тепловые излучения и поля, шумы и вибрации, «обогащенные» вредными химическими соединениями промышленные стоки, коммунальные и бытовые отходы, химические вещества (прежде всего пестициды и минеральные удобрения), в огромном количестве используются в сельском хозяйстве, нефтепродукты.

Сегодня загрязняют окружающую среду более чем 7 тыс. химических соединений, выделяемых в процессе промышленного производства, многие из которых - токсичные, мутагенные и канцерогенные.

К наиболее распространенных и опасных загрязнителей воздуха принадлежат диоксид азота, бензол, воды - пестициды, нитраты (соли азотной кислоты), почвы - полихлорированные дифенилы, соляная кислота. Количество техногенных загрязнителей сейчас огромная и, к сожалению, продолжает расти. Особую опасность представляют тяжелые металлы, которые все в большем количестве накапливаются в почве, воде и продуктах питания.

Ежегодно в результате сгорания топлива в атмосферу планеты выбрасывается примерно 22 млрд. т диоксида углерода и 150 млн. т сернистых соединений; мировая промышленность сбрасывает в реки свыше 160 км3 вредных стоков; в почву вносится около 500 млн. т минеральных удобрений и 4 млн. т пестицидов. За последние 50 лет использования минеральных удобрений увеличилось в 45 раз, а ядохимикатов - в 10 раз, и хотя урожайность при этом повысилась только на 15 - 20%, однако во много раз возросла загрязненность природных вод, почв и продуктов питания.

В самом общем виде загрязнители и загрязнения окружающей среды классифицируются так:

По происхождению - механические, химические, физические, биологические; материальные, энергетические;

По продолжительности действия - стойкие, неустойчивые, напівстійкі, средней устойчивости;

По воздействию на биоту - прямого и непрямого действия;

По характеру - преднамеренные (запланированные), сопутствующие, аварийно-случайные.

Механические загрязнители - это разные твердые частицы или предметы (выброшены как ненужные, отработанные, неиспользованные) на поверхности Земли, в почве, воде, в Космосе (пыль, обломки машин и аппаратов).

Химические загрязнители - твердые, газообразные и жидкие вещества, химические элементы и соединения искусственного происхождения, которые поступают в биосфере и нарушают естественные процессы круговорота веществ и энергии (особо опасные - химическое оружие).

Физические загрязнения - это изменения тепловых, электрических, электромагнитных, гравитационных, световых, радиационных полей в природной среде, шумы, вибрации, которые создает человек.

К материальным принадлежат различные атмосферные загрязнения, сточные воды, твердые отходы, к власти - тепловые выбросы, шумы, вибрации, электромагнитные поля, ультразвуковое, инфразвуковое, световое, лазерное, инфракрасное, ультрафиолетовое, ионизирующее, электромагнитное излучение.

К устойчивых принадлежат загрязнители, которые долго хранятся в природе (пластмассы, полиэтилены, некоторые металлы, стекло, радиоактивные вещества с большим периодом полураспада и т.п.).

Неустойчивые загрязнители быстро разлагаются, растворяются, нейтрализуются в природной среде под влиянием различных факторов и процессов.

Преднамеренные загрязнения - это умышленные (запрещены) противозаконные выбросы и сбросы вредных отходов производства в водные объекты, воздух и на земельные участки, целенаправленное уничтожение лесов, пастбищ, перевилов рыбы, браконьерство, образования карьеров, неправильное использование земель, природных вод и т. д.

Сопутствующие загрязнения - это постепенные изменения состояния атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы в отдельных районах, регионах планеты в целом в результате деятельности человека (спустелювання, высыхания болот, исчезновение малых рек, появление кислотных дождей, парникового эффекта, разрушение озонового слоя).

Ниже приведены краткие характеристики наиболее распространенных и опасных загрязнителей окружающей среды.

Оксид углерода (СО), или угарный газ не имеет цвета и запаха, образуется в результате неполного сгорания каменного угля, природного газа, древесины, нефти, бензина. Если в воздухе содержится 1% СО, то это уже негативно влияет на биоту, а 4% для многих видов является летальной дозой. Один автомобиль выбрасывает в воздух около 3,65 кг СО за сутки; плотность потоков автомобилей на основных магистралях Киева достигает 50-100 тыс. машин в сутки, ежечасный выброс в воздух СО составляет 1800-2000 кг.

Оксиды азота, что в 10 раз опаснее для человека, чем СО, выбрасываются в воздух преимущественно предприятиями, которые производят азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, целлулоид, вискозный шелк, а также топливными агрегатами ТЭС и ТЭЦ, металлургическими заводами и вызывают образование кислотных дождей. На территориях, граничащих с основными автомагистралями Киева (10-30 км), концентрации NО2 в 10 - 30 раз превышают предельно допустимые (ПДК), бензпиренов - в 3-10 раз.

Аммиак (МН3), который применяется для производства, в частности азотной кислоты, раздражает дыхательные пути людей и животных.

Вредные (ароматические углеводороды, парафины, нафтени, бензпірени) содержатся в выхлопных газах автомобилей (несовершенство процессов сгорания бензина в цилиндрах двигателей), картерных газов, випарах бензинов. Очень вредные также сажа (поскольку хорошо адсорбирует загрязнители), ненасыщенные (олефінові) углеводороды (этилен и другие), которые составляют 35% от общего количества углеводородных выбросов и является одной из причин образования смого - фотохимических туманов в городах-гигантах. В выхлопных газах автомобилей содержится около 200 вредных компонентов, наиболее опасные из которых - бензпірени, оксиды азота, соединения свинца и ртути, альдегиды.

Диоксид серы (SО2), или сернистый газ, выделяется во время сгорания топлива с примесью серы (уголь, нефть), переработки сернистых руд, горения терриконов, выплавки металлов.

Триоксид серы (SО3), или серный ангидрид, образуется в результате окисления SО2 в атмосфере во время фотохимических и каталитических реакций и есть аэрозолем или раствором серной кислоты в дождевой воде, которая окисляет грунты, усиливает коррозию металлов, разрушение резины, мрамора, известняка, доломитов, вызывает обострение заболеваний легких и дыхательных путей. Накапливается в районах химической, нефтяной и металлургической промышленности, ТЭЦ, цементных и коксохимических заводов. Крайне вредный для растений, поскольку легко усваивается ими и нарушает процессы обмена веществ и развитию.

Сероводород (Н2S) и сероуглерод (СS2) выбрасываются в воздух отдельно и вместе с другими сернистыми соединениями, но в меньших количествах, чем SО2, предприятиями, которые производят искусственное волокно, сахар, а также нефтеперерабатывающими и коксохимическими заводами. Характерный признак этих загрязнителей - резкий, неприятный, раздражающий запах. Имеют высокую токсичность (в 100 раз более токсичны, чем SО2). В атмосфере Н2S медленно окисляется до SО3. Попадает в атмосферу также в районах деятельности вулканов. Кроме того, в естественных условиях сероводород - это конечный продукт сульфатредукуючих бактерий - на дне болот и рек, озер, морей и даже в канализационных системах.

Соединения хлора с другими элементами концентрируются вокруг химических заводов, которые производят соляную кислоту, пестициды, цемент, суперфосфат, уксус, гидролизный спирт, хлорная известь, соду, органические красители и т.д. В атмосфере содержатся в виде молекулярного хлора и хлористого водорода.

Соединения фтора с другими элементами накапливаются в районах производства алюминия, эмали, стекла, керамики, фарфора, стали, фосфорных удобрений. В воздухе они содержатся в виде фтористого водорода (НР) или пылеватого флюорита (СаР2). Соединения фтора чрезвычайно токсичны, к ним очень чувствительны насекомые. Фтор накапливаются в растениях, а через растительный корм - в организме животных.

Свинец (PB) - токсичный металл, который содержится в выхлопных газах автомобилей, свинцовых красках, материалах покрытий, изоляций электрокабелей и водопроводов, различных прокладок и др.

В организме человека содержится в среднем около 120 мг свинца, который распределен по всем органах, тканях, костях. С костей он выводится очень медленно (десятки лет)! Органические соединения свинца поступают в организм человека через кожу, слизистые оболочки, с водой и пищей, а неорганические - дыхательными путями. Сегодня житель большого города ежедневно вдыхает около 20 м3 воздух с выхлопными газами, к компонентов которых принадлежит свинец, получает его с пищей (до 45 мкг), и в организме задерживается до 16 мкг свинца, который проникает в кровь и распределяется в костях (до 90%), печени и почках. Иногда общее количество свинца в организме горожанина составляет 0,5 г и более, тогда как его ПДК в крови - 50-100 мкг/100 мл.

Кадмий (Сd) - одна из самых ядовитых веществ. Его ПДК - 0,001 мг/л.

Так, в 1956 г. в Японии тяжелое заболевание костей, известное как итай-итай, было вызвано хроническим отравлением людей кадмием, что содержался в рисе. Этот рис выращивался неподалеку горнодобывающего комбината, который сильно загрязнял окраине отходами с содержанием кадмия. В организм японцев, которые жили поблизости, ежедневно поступало до 600 мкг этого яда!

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в настоящее время в США ежесуточно в организм взрослого человека попадает почти 50-60 мкг кадмия, в Швеции - 15-20, в Японии - до 80 мкг. Спасает только то, что основная масса кадмия выводится из организма очень быстро, а остается всего около 2 мкг (за сутки). Повышенное содержание кадмия наблюдается в морских фосфоритах, морских растениях и костях рыб, в некоторых полиметаллических рудах. Накапливается он в золе во время сжигания мусора на свалках.

Ртуть (Вс) - высокотоксичный вещество, особенно ртутьорганические соединения - метилртуть, етилртуть и др. В окружающую среду попадает из отработанных люминесцентных ламп, аккумуляторов и др.

«Новые» загрязнители, изобретенные человеком, которых природа раньше не знала и не имела времени подготовить к ним экосистемы, по своим физико-химической структурой чужие всему живому и не могут перерабатываться, втягиваться в обменные процессы. В таких опасных загрязнителей принадлежат поліхлорбіфеніли (ПХБ), полібромні бифенилы (ПББ), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) - их производят более 600 видов, нитрозоамины, вінілхлориди (содержатся в различных пленках, полиэтиленовых пакетах, пакетах, трубах), почти все синтетические стиральные порошки. Большинство из этих веществ являются канцерогенными, они влияют на генетический аппарат человека. Скрытый период болезни (а это очень опасно!) от отравления такими веществами составляет 10-15 лет/

Если не принять срочных мер к уменьшению загрязнений окружающей среды, то, по расчетам специалистов, через 50 лет, несмотря на рост производства, содержание оксида железа в почвах и водах планеты удвоится, соединений цинка и свинца увеличится в 10 раз, ртути, кадмия, стронция - в 100, арсену (мышьяка) - в 250 раз!

Важно подчеркнуть: в современных условиях атмосферный воздух, воды, почвы в то же время загрязняются несколькими вредными веществами. Каждая из них, взятая отдельно, может иметь концентрацию меньше ПДК (то есть не представляет опасности для здоровья), но совокупное действие всех загрязнителей дает сильный негативный эффект, как и в случае, когда гораздо превышается ПДК какого-нибудь токсиканта. Это явление называют эффектом суммирования действия вредных веществ, или синергическим эффектом. Примером может быть совокупная сильная негативная действие диоксида серы, сероводорода, фенола, ацетона и ацетальдегида и винилацетата, диоксида азота и формальдегида, сернистого газа и диоксида азота, смеси сильных кислот (НС1, Н2SO4, Н2РО3), метанола и этанола, «умеренной» радиации и некоторых тяжелых металлов, радиации и пестицидов, радиации и шума.

Методы определения качества и объемов загрязнений. Для выяснения степени загрязнения окружающей среды и воздействия того или иного загрязнителя (полютантов, токсиканта) на биоту и здоровья человека, оценки вредности загрязнителей и степени их опасности, проведение экологических экспертиз окружающей среды в пределах районов, регионов или отдельных объектов Сегодня во всем мире используют такие понятия, как предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ, предельно допустимые выбросы (ПДВ) и сбросов (ПДС), предельно допустимые экологические нагрузки (ГДЕН), степень экологической устойчивости ландшафта (СЕВЛ), максимально допустимый уровень загрязнения (МДРЗ), кризисная экологическая ситуация (КЕС), санитарно-защитные зоны (СЗЗ) и др.

Предельно допустимые концентрации определяются основными санитарными инспекциями в законодательном порядке или рекомендуются соответствующими учреждениями, комиссиями на основании результатов сложных комплексных научных исследований, лабораторных экспериментов, а также сведений, добытых во время и после различных аварий и катастроф на производствах, войн, стихийных бедствий, с использованием материалов длительных медицинских наблюдений на вредных предприятиях.

Используют два нормативы ПДК вредных веществ:

1) максимальная разовая доза, которая не вызывает рефлекторных реакций у человека;

2) среднесуточная ПДК - максимальная доза не вредна для человека в случае длительной (в течение месяцев, лет) действия.

По данным ВОЗ, в чистом и здоровом окружающей среде производительность труда повышается на 10-15%. Человеку, который находится в зеленой зоне, для восстановления сил после тяжелого рабочего дня нужно на 60% меньше времени, чем в индустриальном городе.

В Украине состояние окружающей среды контролируется несколькими ведомствами. Основной контроль осуществляется Министерством экологии и природных ресурсов, Министерством здравоохранения, санитарно-эпидемиологическими службами, гідрометслужбою и их распределению в областях и районах, а дополнительный контроль - службами коммунального хозяйства, рыбнадзора, геологии и охраны недр, обществами охраны природы, «зелеными» организациями.

В основу нормирования всех загрязнителей возложено определение ПДК в различных средах. В нормативных документах разных стран ПДК загрязнителей в воде, воздухе и фунтах, к сожалению, часто отличаются, хотя и несущественно (за редким исключением, например, нормы содержания диоксинов).

ПДК полютантов - это такой его содержимое в природной среде, за которого не снижается работоспособность и не ухудшается самочувствие людей, не наносится вред их здоровью в случае постоянных контактов, а также отсутствуют нежелательные негативные последствия для потомков.

Определяя ПДК, учитывают не только степень влияния полютантов на здоровье людей, а также и его действие на домашних и диких животных, растения, грибы, микроорганизмы и природные группировки в целом.

Новейшие исследования свидетельствуют, что нижних безопасных пределов воздействия канцерогенов и ионизирующей радиации нет. Любые дозы, превышающие обычный природный фон, вредные.

При наличии в воздухе или воде нескольких загрязнителей их совокупная концентрация не должна превышать единицу (1).

Для определения максимальной разовой ПДК используют различные высокочувствительные тесты, с помощью которых обнаруживают минимальные воздействия загрязнителей на здоровье человека в случае кратковременных контактов (измерения биопотенциалов головного мозга, реакции глаза и т.п.). Для выяснения последствий длительных воздействий поллютантов проводят эксперименты на животных, используют данные наблюдений во время эпидемий, аварий, добавляя к определенного предельного значения коэффициент запаса, который снижает ПДК еще в несколько раз.

Для различных сред значение ПДК одних и тех же токсикантов разные, как и максимальные разовые и среднесуточные ПДК одних и тех же загрязнителей.

На сегодня определено около 3 тыс. ПДК для загрязнителей воды (около 1500), воздуха (около 1000) и грунтов (около 300), что чаще всего случаются в окружении человека, хотя необходимо знать по крайней мере 20 тыс. ПДК различных загрязнителей, которые производит человек и которые негативно влияют на здоровье и существования.

Если лягушку бросить в сосуд с горячей водой, она будет пытаться выпрыгнуть оттуда резким скачком. И когда посадить лягушку в сосуд с холодной водой и медленно ее нагревать, лягушка погибнет, не заметив постепенного роста температуры... Как бы нам не оказаться в положении лягушки, что не заметила перегрева. (О. В. Яблоков).

Для всех объектов, загрязняющих атмосферу, исчисляют и внормовують предельно допустимые выбросы, то есть количество вредных веществ, которая не должна быть перевищеною во время выбросов в воздух за единицу времени, чтобы концентрация загрязнителей воздуха вокруг объекта (на границе санитарной зоны) не превосходила установленной ПДК. Для того чтобы, по закону об охране окружающей среды, контролировать качество дымогазовых выбросов различных предприятий и объектов, осуществляются обязательная инвентаризация всех источников загрязнения атмосферы, их экологическая паспортизация и периодическая экологическая экспертиза. Проверяется соответствие утвержденным экологическим стандартам размеров санитарно-защитных зон (их пять классов - шириной от 5-50 до 1000 м и более, в зависимости от степени опасности токсикантов, которые выбрасываются предприятием), их состояния, состояния очистных установок, эффективности их работы и т.д.

Оценивая экологические ситуации при составлении экологических карт, используют такие понятия, как экологическая нагрузка, уровень техногенной нагрузки.

Различают несколько видов экологических ситуаций: критические (кризисные), сложные, умеренной сложности, близкие к нормальным (изначально негативные) и нормальные (условно нормальные).

Например, кризисные экологические ситуации сложились в 30-километровой зоне вокруг Чернобыльской АЭС, в Аральском и Азовском морях, городах Нижний Тагил, Ангарск, Кемерово,

Єреван, Днепропетровск, Днепродзержинск, Лисичанск, Луганск. В сложных экологических ситуациях находятся Москва, Киев, Ялта, Одесса, Кривой Рог, Никополь, большинство областных центров Украины и др.

Близкие к нормальным экологические ситуации состоят в районах, где концентрация промышленности и населения на 1 км2 ландшафта наименьшая, а природные ресурсы исчерпаны на 40-50% (Карпаты, Полесье).

Ш Контроль, вибрационных и шумовых электромагнитных загрязнений. Под шумом понимают все неприятные и нежелательные звуки и их сочетания, которые мешают нормально работать, принимать необходимые звуковые сигналы, отдыхать. Шум - одна из форм физического (волнового) загрязнения природной среды. Адаптация к нему практически невозможна. Шумовое загрязнение подлежит обязательному жесткому контролю.

Звуковые волны, или звук, - это механические колебания, которые распространяются в твердых, жидких и газообразных средах. К важнейших физических характеристик звука относятся: скорость, звуковое давление, интенсивность звука и его спектральный состав. В связи со слуховыми ощущениями, вызываемыми слышимыми звуками, пользуются такими характеристиками, как громкость звука, его высота и тембр.

Интенсивность, или сила, звука определяется изменением звукового давления в окружающей воздушной среде (это энергетическая характеристика), а громкость звука, то есть мера силы слухового ощущения, зависит также и от частоты звука. Звуковой диапазон частоты, который воспринимает ухо человека, составляет 16 Гц-20 кГц (слышен звук). Звуковые колебания с частотой ниже 16 - 20 Гц, называют інфразвуковими выше 20 кГц - ультразвуковыми.

Спектр - это составляющие звука, простые гармоники колебаний, которые имеют определенную частоту, фазу и амплитуду.

Уровень звукового давления выражает совокупный давление сложных звуков, а октавные слуховые уровне определяют часть различных частотных полос спектра.

Для определения уровня звукового давления разработан логарифмическую шкалу, каждая ступень которой соответствует изменению интенсивности шума в десять раз и называется белом (Б) в честь изобретателя телефона американского ученого А. Белла. На практике используют удобную единицу - децибел (дБ), которая в десять раз меньше белла. Для измерения интенсивности шума разработаны специальные приборы - шумомеры.

Увеличение какой частоты вдвое воспринимается нами как повышение тона звука на определенную величину (октаву). Обычный разговор между людьми ведется в пределах частот 250 Гц-10 кГц и интенсивности звука примерно 30-60 дБ.

Как и для химических загрязнителей, установлены нормативы шумов. Допустимым считается такой шум, длительное действие которого не влечет за собой снижение остроты восприятия звука и обеспечивает удовлетворительную розпізнаваність языка на расстоянии 1,5 м от того, кто говорит. Допустимые пределы в разных языках составляют 45-85 дБ.

Нормирован также шумовые характеристики мест обитания людей. Например, рекомендуются следующие диапазоны звукового давления внутри помещений: для сна, отдыха - 30-45 дБ; для умственного труда - 45-55; для лабораторных исследований, работы с персональным компьютером - 50-65; для производственных цехов, магазинов, гаражей - 56-70 дБ.

Шум тем опаснее, чем выше тональность звуков. Так, низкочастотные шумы даже до 100 дБ особого вреда органу слуха не наносят, а высокочастотные становятся опасными уже при уровне 75-80 дБ.

В последнее время проблеме шума придают большого веса. Есть много способов борьбы с ним: использование шумопоглощающих экранов, фильтров, материалов, изменение технологии производства, внедрение бесшумных механизмов и деталей, смена режима, динамики и особенностей транспортных потоков в городах.

Вибрации - это механические колебания, возникающие во время работы различных технических устройств, узлов, агрегатов. В технике различают полезную и вредную вибрации. Полезная вибрация возбуждается умышленно специальными вибрационными машинами и используется, например, во время укладки бетона, трамбовки, штамповка и т. д. Вредная вибрация возникает спонтанно, во время циклической работы любых механизмов.

Значение вибраций как фактора загрязнения природной среды зависит от их мощности и частоты. Слабые вибрации заметного вреда биоте и окружающей среде не наносят. Наоборот, в некоторых случаях они стимулируют развитие растений и животных, используются в медицине (например, во время массажа). Сильные вибрации, как вредные, так и полезные, с технической точки зрения, негативно влияют на окружающую среду и биоту, в том числе и на человека.

Электромагнитные поля.

Интенсивное развитие электроники и радиотехники привел к загрязнению природной среды электромагнитными излучениями. Главный их источник - радио -, телевизионные и радиолокационные станции и центры, высоковольтные линии электропередач и подстанции, электротранспорт, телевизоры и компьютеры (особенно - телевизионные залы, студии, компьютерные центры, где сосредоточено много этой техники).

В последние годы в странах, где очень широко используется теле - и компьютерная техника, заметно возросла заболеваемость лиц, которые в течение длительного времени работали с ней. Поэтому пересматриваются и ужесточены нормативы режима работы, применяются специальные защитные экраны, сетки и т.д. И, несмотря на это, оказывается все больше данных о различные негативные действия компьютеров на здоровье человека, которые необходимо изучать, нормировать и обязательно учитывать в будущем. В частности, персональные ЭВМ и видеотерминалы - это источник мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного, электромагнитного излучений. Кроме того, ЭВМ - источник образования магнитных полей и, в случае длительной работы, - значительной ионизации воздуха.

II Экологический мониторинг. В связи с увеличением отрицательного влияния на окружающую среду всех видов человеческой деятельности в последние годы возникла потребность в организации периодических и непрерывных долгосрочных наблюдений, оценок положения в целом. Контролируются экологические условия как вокруг отдельных объектов-загрязнителей, так и в пределах районов, регионов, континентов, всей планеты. Сложилась целая система таких исследований, наблюдений и операций, которую назвали экологическим мониторингом.

Основная цель мониторинга - объективная оценка состояния окружающей среды, его составляющих в пределах исследуемых территорий, чтобы в зависимости от этой оценки принимать правильные решения относительно охраны природы, рационального использования ее ресурсов.

В 1975 г. под эгидой ООН создан глобальную систему мониторинга.

Важнейшие вопросы экологического мониторинга:

За чем наблюдать (за какими объектами, геосистемами, екоситемами, элементами геосфер или техносферы)?

Как наблюдать (которые метоли, масштабы наблюдений, средства)?

Когда наблюдать (природные или техногенные циклы, ритмы, явления отслеживать, в какие периоды суток, месяца, года)?

Какие основные экологические параметры фиксировать (какие типы загрязнителей, их концентрации в воздухе, воде, почве)?

Какие выводы относительно улучшения экологической ситуации можно сделать?

Сегодня под экологическим мониторингом (от лат. топііог - что предупреждает, остерегает) понимают систему наблюдений, оценки и контроля состояния окружающей среды для выработки мер по его защите, рациональное использование природных ресурсов, прогнозирования критических экологических ситуаций и предотвращения им, прогнозирования масштабов возможных изменений.

Организация, накопление, обработка и распространение данных мониторинга должны обеспечить необходимой информацией для решения управленческих задач на разных уровнях - от отдельного объекта (химического завода, животноводческой фермы, аэродрома и т. д.) до большого региона или всей планеты, потому что все три уровня связаны между собой.

Данные экологического мониторинга становятся эффективным инструментом охраны природы только в том случае, если они доступны широким массам населения благодаря средствам массовой информации (это подтверждает опыт Германии, США, Швеции, Японии, Норвегии и других стран).

Данные мониторинга должны помогать в поиске путей оптимизации взаимоотношений человека и природы.

На локальном уровне - это слежка за конкретными объектами, их ресурсо - и энергопотреблением, составу и объемам загрязнений окружающей среды, контроль за соблюдением законов об охране природы, по состоянию свалок, хранением минеральных удобрений и ядохимикатов, запрещенными (тайными) выбросами и сбросами отходов.

На региональном уровне (бассейны крупных рек, водохранилищ, географические или экономические районы или регионы) - это выявление путей миграции загрязняющих веществ (воздушные, водные), выяснения объемов токсикантов, что мигрируют, главных источников загрязнения среды в регионе, выбор постоянных станций экологического контроля, определения первостепенных экологических задач, составление региональных планов охраны природы.

На глобальном уровне - это наблюдение за состоянием озонового слоя, развитием парникового эффекта, формированием и выпадением кислотных дождей, по состоянию гидросферы планеты (особенно в случае аварий на морях и океанах), лесными пожарами, образованием и движением ураганов, песчаных бурь и других стихийных и техногенных катастрофических явлений глобального масштаба.

Станции слежения размещаются в экологически чистых районах.

Наблюдения за состоянием окружающей среды могут быть наземными (по непосредственного контакта) и с помощью самолетов, вертолетов, спутников, космических кораблей, метеорологических ракет. Они могут отличаться задачами, методиками, объемом работ, иметь химический, физический, биологический, комплексный характер, быть геологическим, географическим, медицинскими и т. д.

В настоящее время выполняются все виды экологического мониторинга на всех уровнях во всем мире. Международное сотрудничество помогает осуществлять глобальный экологический мониторинг, а его данные обрабатываются в специальных международных центрах и передаются для изучения и принятия решений в специальные экологические международные организации при ООН, правительствам крупнейших стран мира.

С 1991 г. в пределах Украины выполняется программа системного экологического мониторинга (СЭМ «Украина»), в которой принимают участие около 30 различных организаций нашей страны, в том числе институты Национальной академии наук Украины, Министерство экологии и природных ресурсов Украины, Министерство Украины по вопросам чрезвычайных ситуаций и по делам защиты населения от последствий чернобыльской катастрофы, Министерство здравоохранения и др.

ГЛАВА VI. Техногенное загрязнение среды

Техногенные эмиссии и воздействия

В предыдущей главе рассмотрены по существу две большие категории антропогенных воздействий: а) изменение ландшафтов и целостности природных комплексов и б) изъятие природных ресурсов. Эта глава посвящена техногенному загрязнению экосферы и среды обитания человека. Техногенное загрязнение среды является наиболее очевидной и быстродействующей негативной причинной связью в системе экосферы: «экономика, производство, техника, среда». Оно обусловливает значительную часть природоемкости техносферы и приводит к деградации экологических систем, глобальным климатическим и геохимическим изменениям, к поражениям людей. На предотвращение загрязнения природы и окружающей человека среды направлены основные усилия прикладной экологии.

Рис. 6.1. Классификация техногенных загрязнений окружающей среды

Классификация техногенных воздействий, обусловленных загрязнением среды, включает такие основные категории:

1. Материально-энергетические характеристики воздействий: механические, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, акустические), химические, биологические факторы и агенты и их различные сочетания(рис. 6.1). В большинстве случаев в качестве таких агентов выступают эмиссии (т.е. испускания - выбросы, стоки, излучения и т.п.) различных технических источников.

2. Количественные характеристики воздействия: сила и степень опасности (интенсивность факторов и эффектов, массы, концентрации, характеристики типа «доза - эффект», токсичность, допустимость по экологическим и санитарно-гигиеническим нормам); пространственные масштабы, распространенность (локальные, региональные, глобальные).

3. Временные параметры и различия воздействий по характеру эффектов: кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженными или скрытыми следовыми эффектами, обратимые и необратимые, актуальные и потенциальные; пороговость эффектов.

4. Категории объектов воздействия: различные живые реципиенты (т.е. способные воспринимать и реагировать) - люди, животные, растения; компоненты окружающей среды (среда поселений и помещений, природные ландшафты, поверхность земли, почва, водные объекты, атмосфера, околоземное пространство); изделия и сооружения.

В пределах каждой из этих категорий возможно определенное ранжирование экологической значимости факторов, характеристик и объектов. В целом по природе и масштабам актуальных воздействий наиболее существенны химические загрязнения, а самая большая потенциальная угроза связана с радиацией. Что касается объектов воздействия, то на первом месте, конечно же, стоит человек. В последнее время особую опасность представляет не только рост загрязнений, но и их суммарное влияние, часто превышающее по конечному эффекту простое суммирование последствий.

С экологической точки зрения, все продукты техносферы, не вовлекаемые в биотический круговорот, являются загрязнителями. Даже те, которые химически инертны, поскольку они занимают место и становятся балластом экотопов. Продукты производства также со временем становятся загрязнителями, представляя собой «отложенные отходы». В более узком значении, материальными загрязнителями - поллютантами (от лат. pollutio - марание) - считают отходы и продукты, которые могут оказывать более или менее специфическое негативное влияние на качество среды или непосредственно воздействовать на реципиентов. В зависимости от того, какая из сред - воздух, вода или земля - загрязняется теми или иными веществами, различают соответственно аэрополлютанты, гидрополлютанты и терраполлютанты.

Загрязнение окружающей среды относится к непреднамеренным, хотя и очевидным, легко осознаваемым экологическим нарушениям. Они выступают на первый план не только потому, что многие из них значительны, но и потому, что они трудно контролируются и чреваты непредвиденными эффектами. Некоторые из них, например, техногенная эмиссия СО 2 или тепловое загрязнение, принципиально неизбежны, пока существует топливная энергетика.

Количественная оценка глобального загрязнения. Масштабы отходов глобального антропогенного материального баланса охарактеризованы в предыдущей главе. Напомним, что общая масса отходов современного человечества и продуктов техносферы составляет почти 160 Гт/год, из которых около 10 Гт образуют массу изделий, т.е. «отложенный отход».

Таким образом, в среднем на одного жителя планеты приходится около 26 т всех антропогенных эмиссии в год. 150 Гт отходов распределяются приблизительно следующим образом: 45 Гт (30%) выбрасываются в атмосферу, 15 Гт (10%) - сливаются со стоками в водоемы, 90 Гт (60%) попадают на поверхность земли.

Указанные объемы эмиссии настолько велики, что даже малые концентрации в них токсичных примесей могут составить в совокупности огромное количество. По различным экспертным оценкам, общая масса техногенных загрязнителей, относимых к разным классам опасности, составляет от 1J5 до 1/8 Гт в год. т.е. примерно 250-300 кг на каждого жителя Земли. Это и есть минимальная оценка глобального химического загрязнения.

Химизация техносферы достигла к настоящему времени таких масштабов, которые заметно влияют на геохимический облик всей экосферы. Общая масса производимых продуктов и химически активных отходов всей химической промышленности мира (вместе с сопутствующими производствами) превысила 1,5 Гт/год. Почти все это количество может быть отнесено к загрязнителям. Но дело не только в общей массе, но и в числе, разнообразии и токсичности множества производимых веществ. В мировой химической номенклатуре значится более 10 7 химических соединений; ежегодно их число возрастает на несколько тысяч. В заметных количествах производится и предлагается на рынке более 100 тысяч веществ, в массовых масштабах производится около 5 тысяч веществ. Однако подавляющее большинство производимых и используемых веществ не оценены с точки зрения их токсичности и экологической опасности.

Источники техногенных эмиссии подразделяются на организованные и неорганизованные, стационарные и подвижные. Организованные источники оборудованы специальными устройствами для направленного вывода эмиссии (трубы, вентиляционные шахты, сбросные каналы и желоба и т.п.);

эмиссии от неорганизованных источников произвольны. Источники различаются также по геометрическим характеристикам (точечные, линейные, площадные) и по режиму работы - непрерывному, периодическому, залповому.

Процессы и технологии. Источниками преобладающей части химического и теплового загрязнения являются термохимические процессы в энергетике - сжигание топлива и связанные с ним термические и химические процессы и утечки. Главные реакции, определяющие при этом эмиссию углекислого газа, паров воды и теплоты (Q):

Уголь: С + О 2 ¾® СО 2 и

Углеводороды: С n Н m +(n + 0,25m) О 2 ¾® nСО 2 + (0,5m)Н 2 О,

где Q = 102,2 (n + 0,25m) + 44,4 (0,5 m) кДж/моль.

Попутные реакции, определяющие эмиссию других загрязнителей, связаны с содержанием в топливе различных примесей, с термоокислением азота воздуха и со вторичными реакциями, происходящими уже в окружающей среде. Все эти реакции сопровождают работу тепловых станций, промышленных печей, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и реактивных двигателей, процессы металлургии, обжига минерального сырья. Наибольший вклад в энергетически зависимое загрязнение среды вносят теплоэнергетика и транспорт.

Рис. 6.2. Влияние теплоэлектростанции на окружающую среду

1 - котел; 2 - труба; 3 - паровая труба; 4 - электрогенератор;

5 - электроподстанция; 6 - конденсатор; 7 - водозабор для охлаждения конденсатора; 8 - водное питание котла; 9 - линия электопередачи;

10 - потребители электроэнергии; 11 - водоем

Общая картина воздействия теплоэлектростанции (ТЭС) на окружающую среду показана на рис. 6.2. При сжигании топлива вся его масса превращается в твердые, жидкие и газообразные отходы. Данные о выбросах главных загрязнителей воздуха при работе ТЭС приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Удельные выбросы в атмосферу при работе ТЭС мощностью 1000 МВт на разных видах топлива, г/кВт *час

Размах величин зависит от качества топлива и типа топочных агрегатов. Электростанция мощностью 1000 МВт, работающая на угле, при условии нейтрализации 80% диоксида серы ежегодно выбрасывает в атмосферу 36 млрд м 3 отходящих газов, 5000 т SO 2 , 10000 т NO x 3000 т пыледымовых частиц, 100 млн м 3 пара, 360 тыс. т золы и 5 млн м 3 сточных вод с содержанием примесей от 0,2 до 2 г/л. В среднем в топливной теплоэлектроэнергетике на 1 т условного топлива выбрасывается около 150 кг загрязнителей. Всего стационарными теплоэнергетическими источниками мира выбрасывается за год около 700 млн т загрязнителей различных классов опасности, в том числе около 400 млн т аэрополлютантов.

Число двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в мире превысило 1 миллиард. Около 670 млн из них - двигатели автомобилей. Остальное количество относится к другим видам транспорта, сельхозмашинам, военной технике, малой моторной технике и стационарным ДВС. Более 80% автопарка приходится на легковые автомобили. Из 3,3 млрд т нефти, добываемой сейчас в мире, почти 1,5 млрд т (45%) используются всеми видами транспорта, в том числе 1,2 млрд т - легковыми автомобилями.

Рассмотрим обмен веществ «среднего» легкового автомобиля с карбюраторным двигателем при расходе горючего в смешанном режиме движения 8 л (6 кг) на 100 км. При оптимальной работе двигателя сжигание 1 кг бензина сопровождается потреблением 13,5 кг воздуха и выбросом 14,5 кг отработанных веществ. Их состав отражен в табл. 6.2. Соответствующий выброс дизельного двигателя несколько меньше. Вообще в выхлопе современного автомобиля регистрируется до 200 индивидуальных веществ. Общая масса загрязнителей - в среднем около 270 г на 1 кг сжигаемого бензина – дает в пересчете на весь объем горючего, потребляемого легковыми автомобилями мира, около 340 млн т. Аналогичный расчет для всего автомобильного транспорта (плюс грузовые автомобили, автобусы) увеличит эту цифру по меньшей мере до 400 млн т. Следует также иметь в виду, что в реальной практике эксплуатации автотранспорта весьма значительны разливы и утечки горючего и масел, образование металлической, резиновой и асфальтовой пыли, вредных аэрозолей.

Таблица 6.2

Состав отработавших газов автомобиля, % по объему

Металлургические процессы основаны на восстановлении металлов из руд, где они содержатся преимущественно в виде окислов или сульфидов, с помощью термических и электролитических реакций. Наиболее характерные суммарные (упрощенные) реакции:

(железо) Fe 2 O 3 + 3С + O 2 . ¾®2Fe + СО + 2СО 2 ;

(медь) Cu 2 S + О 2 ¾® 2Cu + SO 2 ;

(алюминий, электролиз) Аl 2 O 3 + 2O ¾® 2А1 + СО + СО 2 .

Технологическая цепь в черной металлургии включает производство окатышей и агломератов, коксохимическое, доменное, сталеплавильное, прокатное, ферросплавное, литейное производства и другие вспомогательные технологии. Все металлургические переделы сопровождаются интенсивным загрязнением среды (табл. 6.3). В коксохимическом производстве дополнительно выделяются ароматические углеводороды, фенолы, аммиак, цианиды и целый ряд других веществ. Черная металлургия потребляет большое количество воды. Хотя промышленные нужды на 80 - 90% удовлетворяются за счет систем оборотного водоснабжения, забор свежей воды и сброс загрязненных стоков достигают очень больших объемов, соответственно порядка 25 - 30 м 3 и 10 - 15 м 3 на 1 т продукции полного цикла. Со стоками в водные объекты поступают значительные количества взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, соединений тяжелых металлов.

Таблица 6.3

Газовые выбросы (до очистки) основных переделов черной металлургии (без коксохимического производства), в кг/т соответствующего продукта

* кг/м поверхности металла

Цветная металлургия, несмотря на относительно меньшие материальные потоки производства, не уступает черной металлургии по совокупной токсичности эмиссии. Кроме большого количества твердых и жидких отходов, содержащих такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, ванадий, медь, хром, кадмий, таллий и др., выбрасывается и много аэрополлютантов. При металлургической переработке сульфидных руд и концентратов образуется большая масса диоксида серы. Так, около 95% всех вредных газовых выбросов Норильского горно-металлургического комбината приходится на SO 2 , а степень его утилизации на превышает 8%.

Технологии химической промышленности со всеми ее отраслями (базовая неорганическая химия, нефтегазохимия, лесохимия, оргсинтез, фармакологическая химия, микробиологическая промышленность и др.) содержат множество существенно незамкнутых материальных циклов. Основными источниками вредных эмиссии являются процессы производства неорганических кислот и щелочей, синтетического каучука, минеральных удобрений, ядохимикатов, пластмасс, красителей, растворителей, моющих средств, крекинг нефти. Список твердых, жидких и газообразных отходов химической промышленности огромен и по массе загрязнителей, и по их токсичности. В химическом комплексе РФ ежегодно образуется более 10 млн т вредных промышленных отходов.

Различные технологии в обрабатывающих отраслях промышленности, в первую очередь в машиностроении, включают большое число разнообразных термических, химических и механических процессов (литейное, кузнечно-прессовое, механообрабатывающее производства, сварка и резка металлов, сборка, гальваническая, лакокрасочная обработка и др.). Они дают большой объем вредных эмиссии, загрязняющих среду. Заметный вклад в общее загрязнение среды вносят также различные процессы, сопровождающие добычу и обогащение минерального сырья и строительство. Вклад различных отраслей промышленного производства в загрязнение среды отражен на рис. 6.3.

Сельское хозяйство и быт людей по собственным отходам - остаткам и продуктам жизнедеятельности растений, животных и человека - по существу не являются источниками загрязнения среды, так как эти продукты могут включаться в биотический круговорот. Но, во-первых, для современных агротехнологий и коммунального хозяйства характерен концентрированный сброс большей части отходов, что приводит к значительным локальным превышениям допустимых концентраций органики и таким явлениям, как эвтрофикация и заражение водоемов. Во-вторых, что еще серьезнее, сельское хозяйство и быт людей являются посредниками и участниками рассредоточения и распространения значительной части промышленных загрязнений в виде распределенных потоков эмиссии, остатков нефтепродуктов, удобрений, ядохимикатов и различных употребленных изделий, мусора - от туалетной бумаги до заброшенных ферм и городов.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Тезисы

В результате техногенного развития в атмосферу постоянно выбрасываются тысячи химических соединений, которые неблагоприятно влияют на здоровье проживающих и изменяют структурно-функциональную организацию экосистем нашего города. Наличие крупных промышленных предприятий, интенсивный прирост транспортных средств, деятельность человека - все это влияет на качество нашего воздуха.

Город Докучаевск являетсясердцем по добыче доломитов всей Донецкой области, что в свою очередь неблагоприятно сказывается на качестве воздуха и количестве загрязнителей в нем. При открытой добыче доломитов на Докучаевском флюсо-доломитном комбинате в воздушную среду постоянно попадают вещества разных фракций, что приводит к загрязнению и ухудшению экологической ситуации нашего города.

Задачей нашего исследования являлось проведение мониторинга приземного слоя атмосферы в двух зонах города Докучаевска, которые отличаются по дальности расположения от промышленного комбината. Первая территория исследования - это санитарно-защищенная зона «Докучаевский зоосад». И вторая зона - это территория дробильно-обогатительной фабрики №1, строение 3.

Цели исследования:

Выявить воздушные загрязнители, их количественный состав на двух исследуемых зонах («Докучаевский зоосад» и территория дробильно-обогатительной фабрики №1);

Установить характер воздействия данных загрязнителей на окружающую среду и организм человека;

Разработать методы, направленные на снижение негативного влияния промышленных воздушных загрязнителей на организм человека.

Обосновать полученные результаты мониторинга.

Проведенные исследования показывают, что главной причиной загрязнения атмосферного воздуха города Докучаевска являются увеличение в атмосфере количества химических веществ и пыли известняка. Эти загрязняющие вещества являются результатом добычи и переработки природных ресурсов на ДФДК. Также на ухудшение ситуации влияет антропогенный фактор: увеличение количества транспорта, сжигание бытовых отходов, отсутствие зеленых насаждений. Показатели концентрации вредных веществ двух исследуемых территорий, существенно отличались, на что влияло множество факторов: расстояние от техногенной территории, защитные насаждения растений, наличие растений различных жизненных форм.

Газообразные загрязняющие вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, органы пищеварения, а также кожу и слизистые оболочки. Загрязнение воздуха является главной причиной онкологических заболеваний. Увеличение предельно допустимых концентраций может привести к ухудшению здоровья или даже к летальному исходу.

Химические вещества, как диоксид серы, окисляясь кислородом воздуха до SO 3 , а оксид азота до NO 2, в верхних слоях атмосферы взаимодействуют с парами воды, которые выпадают на поверхность земли в виде кислотных дождей. При этом изменяется кислотность почв и их плодородность.

«ВВЕДЕНИЕ» 7

РАЗДЕЛ I. Теоретические основы взаимосвязи атмосферы и человечества. 9

1.1 Основные характеристики атмосферы. 9

1.2. Горно-добывающая промышленность - как основной техногенный загрязнитель. 12

РАЗДЕЛ II. Научно-исследовательская работа по выявлению воздушных загрязнителей в атмосферном воздухе. 14

2.1. Сущность и положения исследования. 14

2.2. Характеристика загрязнителей и методы борьбы с ними. 15

«ВЫВОДЫ» 20

Список литературы 21

Приложения………………………………………………………………………………23

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ДФДК - Докучаевский флюсо-доломитный комбинат

ДОФ - Дробильно-обогатительная фабрика

ПДК - предельно допустимая концентрация

«ВВЕДЕНИЕ»

Актуальность проблемы. В результате техногенного развития в атмосферу постоянно выбрасываются химические соединения, которые неблагоприятно влияют на здоровье горожан и изменяют структурно-функциональную организацию экосистем нашего города. Наличие крупных промышленных предприятий, интенсивный прирост транспортных средств, деятельность человека - все это влияет на качество нашего воздуха.Город Докучаевск являетсясердцем по добыче доломитов всей Донецкой области, что в свою очередь неблагоприятно сказывается на качестве воздуха и количестве загрязнителей в нем. При открытой добыче доломитов на Докучаевском флюсо-доломитном комбинате, в воздушную среду постоянно попадают вещества разных фракций, что приводит к загрязнению и ухудшению экологической ситуации нашего города. Мониторинг полученных проб воздуха, в двух зонах города, позволил более тщательно изучить проблему загрязненности и продолжить исследование по динамике влияния в положительную или отрицательную стороны.

Объектом исследования является уровень загрязненности воздуха двух зон («Докучаевский зоосад» и ДОФ -1 ДФДК) города Докучаевска за I квартал 2015 года, дополнительные факторы, влияющие на интенсивность загрязнения, и пути решения данной проблемы.

Предметом исследования является разнообразие загрязняющих веществ, в том числе основного загрязнителя известковой пыли, полученной в результате добычи доломитов на Докучаевском флюсо-доломитном комбинате.

Целью работы выступает проведение комплексного исследования с оценкой влияния воздушных загрязнителей окружающей среды города Докучаевска, при добыче доломитов открытым путем.

Для ее реализации решались следующие задачи :

более детально изучить загрязняющие вещества, выбрасываемые при добыче доломитов на флюсо-доломитном комбинате города Докучаевска;

оценить характер загрязнения окружающей среды за период I квартала 2015 года в промышленной зоне предприятия ДОФ-1 и санитарно-защищенной зоне «Докучаевский зоосад»;

выявить негативное влияние загрязнителей на структуру экосистемы, общее состояние здоровья жителей проживающих в Докучаевске;

разработать методы, направленные на снижение негативного влияния промышленных воздушных загрязнителей.

Научные положения.

1. Воздействие воздушных загрязнителей приводит к существенному изменению структуры экосистемы, отрицательно влияет на общее состояние атмосферы.

2. Загрязняющие вещества по своей природе могут делиться на различные фракции и быть в разных агрегатных состояниях, что приводит к образованию соединений более токсичных для человека.

3. Мониторинг воздушных проб поможет более детально изучить качества загрязнителей и в дальнейшем разработать методы борьбы с ними.

4. Дополнительные воздушные загрязнители также оказывают негативное влияние на атмосферу, разрушая ее структуру или изменяя ее химический состав.

5. Повышенные концентрации загрязняющих веществ могут привести к необратимым процессам в экосистемах и уничтожить живые организмы.

РАЗДЕЛ I. Теоретические основы взаимосвязи атмосферы и человечества.

1.1 Основные характеристики атмосферы.

С развитием человеческой цивилизации и научно-технического прогресса проблема отношения между природой и обществом постоянно обостряется. Резкое увеличение за последние столетия промышленного и сельскохозяйственного производства, развитие транспорта, энергетики, химизация, возрастание урбанизации негативно влияют на окружающую среду. Следствием негативных последствий научно-технического прогресса являются:

Загрязненность атмосферного воздуха, водоемов,

Деградация грунтового покрытия,

Снижение запасов природных ресурсов,

Нарушение стабильности экологических систем и многое другое.

Наиважнейшей проблемой сегодняшнего дня с этой точкой зрения является наступление экологического кризиса, а затем и экологической катастрофы. Рассмотрим один из факторов негативного воздействия - это загрязнение атмосферного воздуха отходами горно-добывающего производства.

Основным источником загрязнения воздуха в нашем городе является предприятие, связанное с добычей доломита открытым путем. Горная промышленность - является одним из основных загрязнителей окружающей природной среды. Существенный вред природе наносят не только техногенные выбросы предприятий этой отрасли, но и складирование их отходов производства, а также сброс отработанных сточных вод. В результате длительного поступления в атмосферу техногенных выбросов металлургических предприятий, особенно пыли.

Именно атмосфера выступает объектом исследования, так как ее воздействие является самым значимым для развития жизни на Земле. Давайте рассмотрим ее основные характеристики.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли, состоящая из смеси газов, в которой преобладают азот и кислород. Масса атмосферы составляет 5·1018 тонн. Характеристикой атмосферы является атмосферное давление, которое определяется высотой местности над поверхностью моря, а также состоянием атмосферы, т.е. наличием области низкого давления - циклона или области высокого давления - антициклона. Изменение атмосферного давления в пределах 760-780 мм рт. ст. опасности для жизни человека не представляет. Атмосфера делится на слои, в которых в зависимости от высоты меняется температура. К атмосферным слоям Земли относятся:

Тропосфера (9-18 км);

Стратосфера (50-55 км);

Мезосфера (80-90 км);

Термосфера (90-800 км);

Зкзосфера (свыше 800 км).

В составе атмосферы также выделяют озоносферу. Этот слой находится на высоте 20-50 км и является щитом от ультрафиолетового излучения Солнца. В состав атмосферы по объему входят: азот 78%, кислород 21%, аргон 0,93%. На долю углекислого газа, неона, гелия и других газов, которые присутствуют в атмосфере, приходится не более 0,04%.

Температура атмосферного воздуха изменяется от -88 о С до +60 о С. Основным компонентом атмосферы является водяной пар (в атмосфере он составляет до 13 тыс. км 3) - основной источник формирования осадков.

Наличие в атмосфере водяного пара и двуокиси водорода защищает земную поверхность от чрезмерного охлаждения, создавая так называемый парниковый эффект. Если количество углекислого газа в атмосфере удвоится, то средняя температура на планете увеличится на 1,5-4,5 о С по сравнению с современной (15 о С), что приведет к экологической катастрофе (таяние ледников с глобальным затоплением материков планеты). Известно, что подъем уровня Мирового Океана на 6 м приведет к затоплению 1/6 суши Земли.

Большая угроза повисла над разрушением озонового слоя (тропосфера 11,2 м и стратосфера 39 км). Появились озоновые дыры над Антарктидой и Арктикой. Основной вклад в разрушение озонового слоя производят соединения водорода, азота, хлора, фреона. Области с уменьшенным содержанием озона (40-50%) называются озоновыми дырами. Уменьшение толщины слоя озона на 1% (средняя толщина слоя озона, приведенная к плотности воды, составляет 2,5 мм) приводит к увеличению потока губительного ультрафиолетового излучения на 2%,а, следовательно, заболевания людей раком кожи на 4%.

По оценочным данным техногенное разрушение озонового слоя в 2000 г. достигло - 3%, а к 2050 г. может достичь 10%. Кроме того, постоянное вымывание диоксидов серы и азота в тропосфере ведет к образованию кислотных дождей.

Источниками кислотных дождей являются газы, содержащие серу и азот. Наибольшую опасность кислотные осадки представляют при попадании в водоемы и почву, что приводит к уменьшению рН воды. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородность.

Человечество не в силе остановить необратимые процессы разрушения атмосферы, но рациональный подход к технологическому процессу производства, озеленение техногенных территорий - все это может сократить пагубное влияние.

1.2. Горно-добывающая промышленность - как основной техногенный загрязнитель.

Горно-добывающая промышленность - является одним из основных загрязнителей окружающей среды. Масштабы и характер загрязнения связаны с технологиями добычи, их экологичностью, качеством и количеством используемого сырья, географическим положением комбината.

Одним из таких объектов является Докучаевский флюсо-доломитный комбинат - крупное горно-обогатительное предприятие по добыче и производству известняков, флюсов и доломитов открытым путем. Продукция комбината отгружается более 200 потребителям. Рыхление скального массива полезного ископаемого и скальной вскрыши производится буровзрывным способом. Переработка известняков и доломитов включает дробление и грохочение. Обжиг доломита производится в трех вращающихся печах при температуре 1700-1750 о С. Обожженный доломит дробится в дробилках и рассевается на вибрационных грохотах.

Географическое расположение комбината экономически выгодно для производства. Карьеры, которые занимают огромные территории земель, производственные помещения, фабрики по переработке. Большое количество технологических объектов, а именно дробильно-обогатительная фабрика №1, находится на смежных территориях с жилыми массивами. Техногенным объектом также стало русло реки Сухая Волноваха, вода которой откачивается при разработке территории карьера.

Технологический процесс добычи флюса и доломита пагубно влияет на окружающую среду, особенно работа обжигательных печей и дробильных установок, которая сопровождается выделением значительного количества известковой пыли и газообразных загрязняющих веществ.

Газообразные загрязняющие вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, органы пищеварения, а также кожу и слизистые оболочки. Через дыхательные пути попадают пары, газо- и пылеобразные вещества, через кожу - преимущественно жидкие вещества. В желудочно-кишечный тракт вредные вещества попадают при заглатывании их, или при внесении в рот загрязненными руками.[ 6, с.204-207 ].

Химические вещества, выделяемые в атмосферу нашего города, являются раздражающими, так как вызывают раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек организма. Загрязняющие вещества принято разделять на химические вещества и промышленную пыль.

Проведем научное исследование по выявлению воздушных загрязнителей, полученных при добыче флюсов и доломитов, их влиянию на окружающую среду и организм человека.

РАЗДЕЛ II. Научно-исследовательская работа по выявлению воздушных загрязнителей в атмосферном воздухе.

2.1. Сущность и положения исследования.

Для изучения и оценки негативных последствий техногенного воздействия возникла необходимость организации специальной системы методов наблюдения и анализа окружающей среды. Такую систему исследования еще называют мониторинг.

Задачей нашего исследования являлось проведение мониторинга приземного слоя атмосферы в двух зонах города Докучаевска, которые отличаются по дальности расположения от промышленного комбината. Первая территория исследования - это санитарно-защищенная зона «Докучаевский зоосад», которая искусственно озеленена, постоянно облагораживается. И вторая зона - это территория дробильно-обогатительной фабрики №1, ул. Октябрьская строение 3, смежная территория между началом жилого массива и непосредственно производственными строениями.

Цели исследования:

1. Выявить воздушные загрязнители, их количественный состав на двух исследуемых зонах («Докучаевский зоосад» и территория дробильно-обогатительной фабрики №1) за период I квартал 2015 года;

2. Установить характер воздействия данных загрязнителей на окружающую среду и организм человека;

3. Разработать методы, направленные на снижение негативного влияния промышленных воздушных загрязнителей на организм человека.

4. Обосновать полученные результаты мониторинга;

2.2. Характеристика загрязнителей и методы борьбы с ними.

Исследовательский мониторинг проводился благодаря Центральной лаборатории ДФДК, которая помогла произвести забор воздушных проб и ознакомила с предельно допустимыми нормами загрязнителей воздуха. Для оценки химического состава выбросов и распространения известняковой пыли были использованы полотнища хлопчатобумажной ткани, которыми обвязывали на высоте 2,5-3 м стволы деревьев двух исследуемых зон, расположенных на разном удалении от источника загрязнения. Пробоподготовку образцов и процедуру химического анализа проводили в Центральной лаборатории комбината.

В результате обработки полученных результатов воздушных проб выявили, что основными загрязнителями производства являются: диоксид азота (NO 2), диоксид серы (SO 2), сероводород (H 2 S), пыль известняка. Полученные результаты занесены в «табл. 1.1 и 1.2».

Рассматривая первую зону исследования Докучаевский зоосад, выявили, что уровень загрязненности атмосферного воздуха отличается от второй зоны. Количество загрязняющих веществ не выходит за рамки предельно допустимых концентраций «см. табл.1.1».

Вторая зона исследования - территория дробильно-обогатительной фабрики №1, показала превышение допустимых концентраций загрязняющих веществ в несколько раз «см. табл.1.2».

Устанавливаем характер воздействия данных загрязнителей, полученных в результате исследования на окружающую среду и организм человека.

Под влиянием воздушных загрязнителей горно-добывающего производства происходят изменения физико-химических параметров почв. Так, во второй зоне наибольшего загрязнения (ДОФ-1) увеличится значение кислотности почв и изменение рН среды. Наблюдался резкий перепад температур в течение квартала от +10 о С до -18 о С, что свидетельствует о чрезмерных выбросах углекислого газа в атмосферу. При уменьшении атмосферного давления снижается плотность воздуха, что вызывает слабость, сонливость, галлюцинации. Увеличение атмосферного давления воздуха повышает растворимость азота в физиологических средах человека, (при резком уменьшении давления происходит резкое выделение растворенного азота и закупорке им кровеносных сосудов). Наибольшую опасность представляют кислотные дожди, содержащие серу и азот, что при попадании в водоемы и почву приводит к уменьшению рН воды. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородность.

А теперь рассмотрим влияние воздушных загрязнителей на здоровье человека. Наибольший вред человеку наносят следующие вещества: оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, сероводород и пыль известняка.

Диоксид углерода (СО 2)- бесцветный газ, без запаха, со слегка кисловатым вкусом. Легко пропускает ультрафиолетовые лучи, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают ее. В то же время он поглощает испускаемые Землей лучи и является одним из парниковых газов, принимая участие в процессе глобального потепления.

Газ нетоксичен, но незначительные концентрации приводят к развитию у людей сонливости и слабости, очень активно взаимодействует с гемоглобином крови. Симптомы отравления следующие: сильные головные боли, стук в висках, изменение цвета кожи. При концентрации СО 2 0,4% возможно смертельное отравление .

Диоксид азота(NO 2 ) - газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость. Оксиды азота ядовиты: раздражают слизистые оболочки, вызывают отек легких. Токсическое действие - через 4-6 ч, иногда

20-30 ч. Смертельным считается кратковременное вдыхание воздуха, содержащего 0,025% оксидов азота. Источники образования: двигатели внутреннего сгорания (особенно дизельные), сварочные и взрывные работы .

Диоксид серы (SO 2) - газ без цвета, с характерным резким запахом, кислый на вкус. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты. Очень токсичен: раздражает слизистые оболочки, может вызвать воспаление бронхов, отек гортани и легких. Опасная для жизни концентрация - 0,05%. Образуется при сжигании угля, выбрасывается предприятиями металлургической промышленности (доменное производство), предприятиями цветной металлургии, агломерационные фабрики. Чувствительность по отношению к диоксиду серы весьма различна у отдельных людей, животных и растений. Наиболее устойчивы - береза и дуб, меньше устойчивы - роза, сосна, ель. Выпадая с осадками образует кислотный дождь.

Сероводород (H 2 S) - газ без цвета, со сладковатым вкусом и запахом тухлых яиц. Горит, образует взрывоопасные смеси (6%). Ядовит: раздражает слизистые оболочки, вызывает психическую депрессию, нарушение зрения и коньюктивит. Опасной для жизни является концентрация 0,1% .

Пыль известняка - достаточно распространенный опасный и вредный загрязнитель, характерен для горнодобывающей промышленности, металлургии, сельского хозяйства. В зависимости от физиологического влияния на организм человека пыль бывает токсичной и фиброгенного действия. Длительное влияние пыли фиброгенного действия приводит к различным заболеваниям (бронхиты, пневмокониозы). Фиброгенное воздействие, при котором в легких происходит разрастание соединительных тканей, которое нарушает нормальное строение и функцию органа .

Методы, направленные на снижение негативного влияния промышленных воздушных загрязнителей:

Внедрение технологических процессов и оборудования, исключающих образование вредных веществ или их попадание в атмосферу;

Использование экологически чистых веществ, использование энерго- и ресурсосберегающих технологий, надежной герметизации оборудования и систем, механизации и автоматизации производственных процессов;

Расположение производственных сооружений за чертой города или вдалеке от жилых массивов, частичная изоляция производства;

Рациональные методы построек, наличие санитарно-защитных зон, размещение автодорог за чертой города. Необходимо также исключение сгорания растительных остатков, бытовых и промышленных отходов;

Высаживание более выносливых жизненных форм растений к данным загрязнителям для обеспечения как улавливателей, так и производителей чистого кислорода.

Проведя мониторинг двух исследуемых зон, пришли к выводу:

В воздушных выбросах горно-добывающего производства ДФДК присутствует большое количество загрязнителей, основными из которых являются диоксид азота, диоксид серы, сероводород и пыль известняка. Концентрация загрязнителей пропорционально зависит от расстояния к источнику загрязнения;

К основным источникам загрязнения воздуха также относят транспорт и отопление жилых помещений твердым топливом (углем и древесиной). Концентрации завышены в течение зимнего сезона (декабрь, январь и февраль),

Причиной многих заболеваний дыхательной системы жителей являются выбросы пыли известняка, диоксид серы и диоксид азота, которые выделяются в процессе горно-добывающего производства. Длительное влияние которых приводит к нарушению строения и функциональности легких.

Скопление загрязняющих веществ и пыли создает свой микроклимат - уплотняющийся слой диоксида углерода, который свободно пропускает солнечную радиацию и наоборот задерживает возврат теплового излучения в верхние слои атмосферы. В связи с этим в нижних слоях атмосферы возможно повышение температуры.

Проведенные исследования показывают, что главной причиной загрязнения атмосферного воздуха города Докучаевска является увеличение в атмосфере количества химических веществ и пыли известняка. Эти загрязняющие вещества являются результатом добычи и переработки природных ресурсов на ДФДК. Но также на ухудшение ситуации влияет антропогенный фактор: увеличение транспорта, отопление жилых помещений, сжигание бытовых отходов, недостаток растительных насаждений. Показатели концентрации вредных веществ, двух исследуемых территорий существенно отличались, на что влияло множество факторов: расстояние от техногенной территории, защитные насаждения растений, наличие растений различных жизненных форм.

Газообразные загрязняющие вещества могут проникать в организм человека как через органы дыхания, органы пищеварения, а также кожу и слизистые оболочки. В желудочно-кишечный тракт попадают при заглатывании их, или при внесении в рот загрязненными руками. Загрязнение воздуха является главной причиной онкологических заболеваний. Увеличение предельно допустимых концентраций может привести к ухудшению здоровья или даже к летальному исходу.

Химические вещества как диоксид серы окисляясь с кислородом воздуха до SO 3 , а оксид азота до NO 2 в верхних слоях атмосферы, взаимодействуют с парами воды, которые выпадают на поверхность земли в виде кислотных дождей. При этом изменяется кислотность почв и их плодородность.

Проблема актуальна в эпоху научно-технического прогресса, требует более детального рассмотрения. Практически все промышленные города Донецкой области имеют высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха. Ежегодно горно-добывающая промышленность выбрасывает тонны воздушных выбросов, что может привести к глобальной катастрофе.

Список литературы

Аверкиев М.С. Метеорология. М.,1960.-170с.

Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая школа, 2001.-260с.

Будыко М.И., Кондратьев К.Я. Атмосфера Земли // Большая Советская Энциклопедия. 3-е изд. / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1970. — Т. 2. Ангола — Барзас. — С. 380—384.

4. Вукалович М.П., Алтунин В.В. Технологические свойства двуокиси углерода- М.: Атомиздат, 1965.-456с.

5. Гусакова Н.В. «Химия окружающей среды», Ростов-на-Дону:Феникс, 2004, -192с.

Желиба Е.П. «Безопасность. Жизнедеятельность». Учебник - Киев, 2001. - С. 54-71, 142-151, 204-207, 227-230.

Касьянов Н.А. «Безопасность жизнедеятельности». Конспекты лекций. - Луганск: ВНУ, 1998.

Кнунянц И.Л. и др. Химическая энциклопедия -М.: Советская энциклопедия, 1988- Т.1.-623с.

Лапин В.М. Безопасность жизнедеятельности человека. Учебник. - Львов, 1998. - С. 5 - 42.

Мониторинг фонового загрязнения природных сред. в. 1, Л., 1982.

Парин В.В., Ф. П. Космолинский Ф.П., Душков Б.А. «Космическая биология и медицина» (издание 2-е, переработанное и дополненное), М.: «Просвещение», 1975, 223 с.

Русак О.Н. Безопасность жизнедеятельности. - С.-Петербург, 2001. - С. 150-151, 168-173.

Уорк K., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль, пер. с англ., М.. 1980.

Филлипс Л., МакИвен М. Химия атмосферы, М., 1978;

[Электронный ресурс]: www.ukr-prom.com/firm-2591/

Главная » Упражнения » Техногенное загрязнение среды. Старт в науке