Экологические катастрофы

       Обнаружено  возрастание в атмосфере оксидов  азота и серы зимой в связи  с увеличением объёмов сжигания топлива и более частым образованием смогов в этот период. 

       Результаты  режимного опробования снеговых выпадений в Подмосковье свидетельствуют  как о синхронных региональных изменениях их состава во времени, так и о  локальных особенностях динамики химического  состояния приземной атмосферы, связанных с функционированием  местных источников пылегазовыбросов. В морозные зимы в снеговом покрове  увеличивалось содержание сульфатов, нитратов и соответственно кислотности  снеговой воды. Снеговая вода начального периода зимы отличалась повышенным содержанием сульфат-, хлор- и аммоний-ионов. По мере выпадения снега к середине зимнего периода оно заметно (в 2-3 раза) снижалось, а затем снова  и резко (до 4-5 раз для хлор-иона) увеличивалось. Такие особенности  изменения химического состава  снеговых выпадений во времени объясняются  повышенной загрязненностью приземной  атмосферы при первых снегопадах. По мере усиления ее «промытости» загрязненность снегового покрова уменьша­ется, снова увеличиваясь в периоды, когда  снега выпадает мало. 

       Для атмосферы характерна чрезвычайно  высокая динамичность, обусловленная  как быстрым перемещением воздушных  масс в латеральном  и вертикальном направлениях, так и высокими скоростями, разнообразием протекающих в ней физико-химических реакций. Атмосфера рассматривается сейчас как огромный "химический котел", который находится под воздействием многочисленных и изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы и аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм человека через органы дыхания. Аэрозоли разделяются на первичные (выбрасываются из источников загрязнения), вторичные (образуются в атмосфере), летучие (переносятся на далекие расстояния) и нелетучие (отлагаются на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов). Устойчивые и летучие тонкодисперсные аэрозоли (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.) имеют тенденцию накапливаться в низинах, заливах и других понижениях рельефа, в меньшей степени на водоразделах. 

       Аэродинамическими барьерами являются крупные лесные массивы, а также активные глубинные  разломы значительной протяженности (Байкальский рифт). Причина этого  заключается в том, что такие  разломы контролируют физические поля, ионные потоки Земли и служат своеобразной преградой для перемещения воздушных  масс. 

       Выявлена  тенденция совместного накопления в твердых взвешенных частицах приземной  атмосферы Европейской России свинца и олова; хрома, кобальта и никеля; стронция, фосфора, скандия, редких земель и кальция; бериллия, олова, ниобия, вольфрама и молибдена; лития, бериллия и галлия; бария, цинка, марганца и  меда. Литий, мышьяк, висмут часто не сопровождаются повышенными содержаниями других микроэлементов. Высокие концентрации в снеговой пыли тяжелых металлов обусловлены как присутствием их минеральных фаз, образовавшихся при  сжигании угля, мазута и других видов  топлива, так и сорбцией сажей, глинистыми частицами газообразных соединений типа галогенидов олова. Выявленные особенности пространственно-временного распределения загрязняющих веществ  следует учитывать при интерпретации  наблюдательных данных о загрязнении  воздуха. 

       Время "жизни" газов и аэрозолей  в атмосфере колеблется в очень  широком диапазоне (от 1 - 3 минут до нескольких месяцев) и зависит в  основном от их химической устойчивости, размера (для аэрозолей) и присутствия  реакционноспособных компонентов (озон, пероксид водорода и др.). Поэтому  в трансграничных переносах загрязняющих веществ участвуют главным образом  химические элементы и соединения в  виде газов, не способных к химическим реакциям и термодинамически устойчивых в условиях атмосферы. Вследствие этого борьба с трансграничными переносами, являющимися одной из наиболее актуальных проблем защиты качества воздуха, сильно затруднена. 

       Оценка  и тем более прогноз состояния  приземной атмосферы являются очень  сложной проблемой. В настоящее  время ее состояние оценивается  главным образом по нормативному подходу. Величины ПДК токсических  химических веществ и другие нормативные  показатели качества воздуха приведены  во многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное  и другие воздействия) учитываются  их распространенность и способность  к аккумуляции в организме  человека и пищевой цепи. Недостатки нормативного подхода - ненадежность принятых значений ПДК и других показателей  из-за слабой разработанности их эмпирической наблюдательной базы, отсутствие учета  совместного воздействия загрязнителей  и резких изменений состояния  приземного слоя атмосферы во времени  и пространстве. Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном  мало и они не позволяют адекватно  оценить его состояние в крупных  промьппленно-урбанизированных центрах. В качестве индикаторов химического  состава приземной атмосферы  можно использовать хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления  очагов радиоактивного загрязнения, связанных  с Чернобыльской аварией, изучалась  хвоя сосны, обладающая способностью накапливать  радионуклиды, находя­щиеся в воздухе. Широко известно покраснение игл  хвойных деревьев в периоды смогов в городах. 

       Наиболее  чутким и надежным индикатором состояния  приземной атмосферы является снеговой покров, депонирующий загрязняющие вещества за сравнительно длительный период времени  и позволяющий установить местоположение источников пылегазовыбросов по комплексу  показателей. В снеговых выпадениях фиксируются загрязнители, которые  не улавливаются прямыми измерениями  или расчетными данными по пылегазовыбросам. Снегохимическая съёмка дает возможность  оценить запасы загрязнителей в  снеговом покрове, а также "мокрую" и "сухую" нагрузки на окружающую среду, которые выражаются в определении  количества (массы) выпадений загрязняющих веществ в единицу времени  на единицу площади. Широкому применению съёмки способствует то, что основные промышленные центры России находятся  в зоне устойчивого снегового  покрова. 

       К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферы  крупных промышлешго-урбанизированных территорий относится многоканальное дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в способности  быстро, неоднократно и в "одном  ключе" охарактеризовать большие  площади. К настоящему времени разработаны способы оценки содержания в атмосфере аэрозолей. Развитие научно технического прогресса позволяет надеяться на выработку таких способов и в отношении других загрязняющих веществ. 

       Прогноз состояния приземной атмосферы  осуществляется по комплексным данным. К ним прежде всего относятся  результаты мониторинговых наблюдений, закономерности миграции и трансформации  загрязняющих веществ в атмосфере, особенности антропогенных и  природных процессов загрязнения  воздушного бассейна изучаемой территории, влияние метеопараметров, рельефа  и других факторов на распределение  загрязнителей в окружающей среде. Для этого в отношении конкретного  региона разрабатываются эвристичные  модели изменения приземной атмосферы  во времени и пространстве. Наибольшие успехи в решении этой сложной  проблемы достигнуты для районов  расположе­ния АЭС. 

       Конечный  результат применения таких моделей - количественная оценка риска загрязнения  воздуха и оценка его приемлемости с социально-экономической точки  зрения. 

       Опыт  проведения снегохимической съемки свидетельствует о том, что мониторинг состояния воздушного бассейна наиболее эффективен в зоне устойчивого накопления загрязняющих веществ (низины и поймы  рек, участки и районы, контролируемые аэродинамическими барьерами). 

       Оценка  и прогноз химического состояния  приземной атмосферы, связанного с  природными процессами ее загрязнения, существенно отличаются от оценки и  прогноза качества этой природной среды, обусловленного антропогенными процессами. Вулканической и флюидной активностью  Земли, другими природными феноменами нельзя управлять. Речь может идти только о минимизации последствий негативного  воздействия, которое возможно лишь в случае глубокого понимания  особенностей функционирования природных  систем разного иерархического уровня и прежде всего Земли как планеты. Необходим учет взаимодействия многочисленных факторов, изменчивых во времени и  пространстве. 

       К главным факторам относятся не только внутренняя активность Земли, но и ее связи с Солнцем, Космосом. Поэтому  мышление "простыми образами" при  оценке и прогнозе состояния приземной  атмосферы недопустимо и опасно. 

       Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве случаев поддаются  управлению. Однако борьба с трансграничными  переносами загрязняющих веществ в атмосфере может успешно вестись лишь при условии тесного международного сотрудничества, что представляет определенные трудности по разным причинам. Очень сложно оценивать и прогнозировать состояние атмосферного воздуха, когда на него воздействуют и природные, и антропогенные процессы. Особенности такого взаимодействия пока еще изучены слабо. 

       Экологическая практика в России и за рубежом  показала, что её неудачи связаны  с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбрать и оценить  главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования  результатов натурных и теоретических  экологических исследований при  принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной оценки последствий  загрязнения приземной атмосферы  и других жизнеобеспечивающих природных  сред. 

       Во  всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они  периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха  и поступления новых данных о  токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. В США сейчас обсуждается уже  четвертый вариант закона о чистом воздухе. Борьба идет между сторонниками охраны окружающей среды и компаниями, экономически не заинтересованными  в повышении качества воздуха. Правительством Российской Федерации разработан проект закона об охране атмосферного воздуха, который в настоящее время  обсуждается. Улучшение качества воздуха  на территории России имеет важное социально-экономическое значение 

       Это обусловлено многими причинами  и прежде всего неблагополучным  состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых проживает  основная часть квалифицированного и трудоспособного населения[2]. 

       Природные и антропогенные загрязнения  воды 

       Вода - одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих  природных сред, образовавшихся в  результате эволюции Земли. Она является составной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах  физико-химические и биологические  процессы. 

       К таким свойствам относятся очень  высокие и максимальные среда  жидкостей теплоемкость, теплота  плавления и теплота испарения, поверхностное натяжение, растворяющая способность и диэлектрическая проницаемость, прозрачность. Кроме того, для вода характерны повышенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с сопредельными природными средами. 

       Вышеуказанные свойства воды определяют потенциальную  возможность накопления в ней  очень высоких количеств самых  разнообразных загрязняющих веществ, в том числе патогенных микроорганизмов. 

       В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод  подземные воды становятся практически  единственным источником хозяйственно-питьевого  водоснабжения населения. Поэтому  их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют  стратегическое значение 

       Положение усугубляется тем, что пригодные  для питья подземные воды залегают в самой верхней, наиболее подверженной загрязнению части артезианских бассейнов и других гидрогеологических структур, а реки и озера составляют всего 0,019 % общего объёма воды. Вода же хорошего качества требуется не только для питьевых и культурно-бытовых  нужд, но и для многих отраслей промышленности. 

       Опасность загрязнения подземных вод заключается  в том, что подземная гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром накопления загрязнителей  как поверхностного, так и глубинного происхождения. Долговременный, во многих случаях необратимый характер имеет  загрязнение бессточных водоемов суши. 

       Особую  опасность представляет загрязнения  питьевой воды микроорганизмами, которые  относятся к патогенным и могут  вызвать вспышки разнообразных  эпидемических заболеваний среди  населения и животных.