Антропогенное воздействие на гидросферу

Общая масса загрязнителей  гидросферы огромна - около 15 млрд т  в год. К наиболее опасным загрязнителям  относятся соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические  поверхностно-активные вещества (СПАВ) и минеральные удобрения.

Кроме химического загрязнения  водоемов определенное значение имеют  также механическое, термическое  и биологическое загрязнение. Для  определения опасности нарушений  поверхностных природных водоемов важен еще и объем безвозвратного водопотребления. В основе оценки опасности  всех видов нарушений лежит общий  принцип, основанный на определении  объемов загрязненных стоков и размеров превышений их нормативных уровней.

Загрязнение вод России. Для загрязнения природных вод  наибольший интерес представляют региональные, бассейновые особенности. По существующей санитарной классификации сточные  воды в зависимости от степени  загрязнения подразделяют на нормативно чистые (они не проходят очистки), нормативно-очищенные  и загрязненные.

В РФ на одного человека образуется примерно в 1,5 раза больше хозяйственных  стоков, чем в среднем в мире. В 1996 г. в поверхностные водные объекты  было сброшено 58,9 км³ сточных вод. Около 38% (22,4 км³) сточных вод отнесены к категории загрязненных. С ними сброшено в водоемы свыше 700 тыс. тонн загрязнителей: нефтепродуктов - 9,3, взвешенных веществ - 619, фосфора - 32, СПАВ - 4, соединений меди - 0,2, железа и цинка - 19,7, фенола - 0,1 тыс. т. Реальная масса загрязнителей, поступающих в водоемы, значительно больше, поскольку в приведенных данных не учтены атмосферные выпадения загрязняющих веществ, смыв органики и ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий и др. Основной объем сброшен предприятиями промышленности (33%) и коммунального хозяйства (61%). Объем нормативно-очищенных стоков составляет 10% от всех вод, требующих очистки, что является следствием низкой эффективности работы имеющихся очистных сооружений.

Качество воды в большинстве  водных объектов России не отвечает нормативным  требованиям. Ежегодно растет число  створов с высоким уровнем  загрязнения (более 10 ПДК), есть случаи экстремально высокого загрязнения (более 100 ПДК). Учет сброса сточных вод и  система их оценки пока не упорядочены. Так, коллекторно-дренажные воды с  орошаемых земель условно относятся  к категории нормативно чистых, хотя обычно они загрязнены ядохимикатами, соединениями азота и фосфора. Для  достижения нормального качества такие  условно "чистые" воды требуют  разбавления в 10-50 раз.

Существенная доля хозяйственно-питьевого  водоснабжения базируется на подземных  водах. Хотя они лучше защищены от проникновения поллютантов, но также  подвергаются техногенному воздействию  из-за загрязнения почвы и наземных водотоков. Оно происходит в первую очередь вокруг крупных промышленных центров, а также в районах  интенсивного земледелия с применением  химических удобрений, пестицидов и  в местах расположения крупных животноводческих комплексов. На территории России выявлено около 1400 очагов загрязнения подземных  вод, 80% которых находится в европейской  части.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения  в Российской Федерации не может  гарантировать требуемого качества питьевой воды. В 19% г.75% исследованных  проб были нестандартны по вкусовым качествам, 23% проб не отвечали гигиеническим требованиям  по химическим и 11,4% - по микробиологическим показателям. В целом почти половина жителей страны потребляет недоброкачественную  воду.

Приведенные данные свидетельствуют, что масштабы и темпы загрязнения  гидросферы намного выше, чем других природных сред. Обостряющаяся водохозяйственная  обстановка в России из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального  использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая  деградация природных вод требует  решительных действий и специальных  целевых программ по их спасению.

Существенной географической особенностью загрязнения рек России является то, что основные промышленные районы и наибольшая концентрация населения  приурочены главным образом к  верховьям водосборных бассейнов (Центр, бассейн Камы, Среднее Поволжье, Урал, Кузбасс, верхние течения Оби, Енисея, Ангары). Поэтому главные  реки России - Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора - в той или иной мере загрязнены на всем протяжении и оцениваются  как загрязненные, а их крупные  притоки - Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Исеть, Тура - относятся к категории  сильно загрязненных. Несмотря на уменьшение сброса сточных вод, связанное со спадом производства, наблюдается рост загрязнения рек.

Очень серьезные экологические  проблемы возникли в бассейне Волги. Ее сток составляет только 5% от суммарного речного стока РФ. В то же время  на хозяйственные нужды из Волги  ежегодно забирается более 30 км³ свежей воды, т.е. треть всего водозабора России. А взамен река получает 19 км³ стоков - 39% от общего объема загрязненных сточных вод, образующихся на территории страны. От городов и промышленных предприятий, расположенных на берегах Волги и ее притоков, ежегодно в реку, а затем и в Каспий поступают сотни тысяч тонн нефтепродуктов, взвешенных веществ, сульфатов, органики, аммонийного азота, нитратов и нитритов, соединений тяжелых металлов и других загрязнителей.

Исследования, проведенные  в бассейне Волги, показали, что две  трети веществ, поступающих со сточными водами промышленных предприятий, "проскакивают" через городские очистные сооружения и остаются в воде. Смесь "очищенных" таким образом промышленных и  хозяйственно-бытовых сточных вод  для ликвидации токсичности требует  разбавления в 50-200 раз. Следовательно, для разбавления поступающих  ежегодно в Волгу 19 км³ сточных вод требуется от 950 до 3800 км³ чистой воды, а среднегодовой сток Волги равен всего 254 км³.

Угрожающие размеры принимает  загрязнение морей и всего  Мирового океана, которому в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки. Реки выносят большую часть поступающих  в них стоков в моря. В составе  речного стока и атмосферных  выпадений в разные части океана попадает 100 млн т тяжелых металлов. Почти 70% загрязнений морской среды  связано с наземными источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы, нефтепродукты, радиоактивные отходы. К числу  наиболее опасных загрязнителей  морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило 6 млн т в год, причем из всех источников вклад судоходства (включая аварии танкеров) стал уже  выше поступления с материковым  стоком: соответственно 35% и 31%. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой порядка 12 км² водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 акватории Мирового океана. Нефтяная пленка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосферой.

Все внутренние моря Российской Федерации испытывают интенсивную  антропогенную нагрузку, как на самой  акватории, так и в результате техногенного воздействия на водосборном  бассейне. К охарактеризованному  выше стоку загрязненной волжской воды в Каспийское море добавляется непосредственное его загрязнение морским нефтепромыслом. Концентрация нефтепродуктов и фенолов  в акваториях северного и восточного Каспия составляет 4-6 ПДК, а у берегов  Азербайджана - 10-16 ПДК! Нефтепродуктами  сильно загрязнены все европейские  моря - Средиземное, Северное, Балтийское.

Степень загрязнения морской  воды принято характеризовать классом  качества с 1 по 7 с соответствующей  оценкой от "очень чистая" до "чрезвычайно грязная". Морские  воды Черноморского побережья от Анапы до Сочи характеризуются как  загрязненные (IV класс) и умеренно загрязненные (III класс). Воды восточной части Финского залива Балтийского моря относятся  к грязным (V класс) и очень грязным (VI класс). Во многих морях превышены  ПДК нефтяных углеводородов, фенолов, аммонийного азота, пестицидов, СПАВ, ртути. Особую озабоченность вызывает захоронение радиоактивных отходов  в северных морях. ¹

2. Нормирование  ионизирующих излучений

Ионизирующее излучение - в самом общем смысле - различные  виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. В  более узком смысле к ионизирующему  излучению не относят ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных  случаях также может быть ионизирующим. Излучение микроволнового и радиодиапазонов  не является ионизирующим.

Экологически значимая характеристика атмосферы - присутствие в ней  ионизирующих излучений, мощность которых  меняется в зависимости от географического  положения и высоты над уровнем  моря.

В природе ионизирующее излучение  обычно генерируется в результате спонтанного  радиоактивного распада радионуклидов, ядерных реакций (синтез и индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.), а также при  ускорении заряженных частиц в космосе. Искусственными источниками ионизирующего  излучения являются искусственные  радионуклиды (генерируют альфа-, бета - и гамма-излучения), ядерные реакторы (генерируют главным образом нейтронное и гамма-излучение), радионуклидные нейтронные источники, ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты (генерируют тормозное, рентгеновское  излучение).

Виды ионизирующего излучения:

По механизму взаимодействия с веществом выделяют непосредственно  потоки заряжённых частиц и косвенно ионизирующее излучение (потоки нейтральных  элементарных частиц - фотонов и  нейтронов).

По механизму образования - первичное (рождённое в источнике) и вторичное (образованное в результате взаимодействия излучения другого  типа с веществом) ионизирующее излучение.

Ионизирующее излучение  бывает также корпускулярным и электромагнитным (фотоновым). Корпускулярное излучение  представляет собой поток частиц с массой потока отличной от нуля (альфа  и бета - частиц, протонов, нейтронов  и др.). К электромагнитному излучению  относятся гамма-излучение и рентгеновское  излучение.

К основным видам радиоактивных  излучений относятся:

Альфа-излучение - это поток  ядер гелия, который излучается веществом  при радиоактивном распаде ядер с энергией, которая не превышает  нескольких мегаэлектровольт (МеВ). Эти  частички имеют высокую ионизирующую и низкую проникающую способность.

Бета-частицы - это поток  электронов и протонов. Проникающая  способность (2,5 см в живых тканях и в воздухе - до 18 м) бета-частиц выше, а ионизирующая - ниже, чем у альфа-частиц.

Нейтроны вызывают ионизацию  веществ и вторичное излучение, которое состоит из заряженных частичек и гамма-квантов. Проникающая способность  зависит от энергии и от состава  веществ, которые взаимодействуют.

Гамма-излучение - это электромагнитное (фотонное) излучение с большой  проникающей и малой ионизирующей способностью с энергией 0,001 3 МеВ.

Рентгеновское излучение - излучение, возникающее в среде, которая  окружает источник бета-излучения, в  ускорителях электронов и является совокупностью тормозного и характерного излучений, энергия фотонов которых  не превышает 1 МеВ. Характерным называют фотонное излучение с дискретным спектром, который возникает при  изменении энергетического состояния  атома.

Тормозное излучение - это  фотонное излучение с непрерывным  спектром, которое возникает при  изменении кинетической энергии  заряженных частичек.

Естественными источниками  ионизирующих излучений являются космическое  пространство, а также сосредоточенные  в земной коре радиоактивные нуклиды  урана, тория и актиния, выделяющие в процессе распада в атмосферу  изотопы радона. Половину годовой  индивидуальной эффективной дозы облучения  от земных источников радиации человек  получает от невидимого, не имеющего вкуса  и запаха тяжелого газа радона.

В природе радон встречается  в двух основных изотопах: радон-222, член радиоактивного ряда, образуемого  продуктами распада урана-238, и радон-220, член радиоактивного ряда тория-232. Радон  в 7,5 раз тяжелее воздуха и является альфа-радиоактивным. Период полураспада  радона-222 равен 3,8 сут. После распада  ядро радона превращается в ядро полония. Заканчивается ряд стабильным изотопом свинца. Основную часть дозы облучения  от радона человек получает, находясь в закрытых, непроветриваемых помещениях. Радон может проникать сквозь трещины в фундаменте, через пол  из земли и накапливаться в  основном в нижних этажах жилых зданий. Одним из источников радона могут  быть конструкционные материалы, используемые в строительстве. К ним в первую очередь относятся такие материалы, как гранит, пемза, глинозем.

По мере подъема над  поверхностью Земли (с удалением  от источника) интенсивность облучения  ионизирующими излучениями от земных источников постепенно уменьшается.

Другой естественный источник ионизирующего излучения - космос. Из него на Землю поступают космические  лучи, представленные потоками высокоэнергетических протонов (примерно 90%), ядер атомов гелия (около 9%), нейтронов, электронов и ядер легких элементов (1%). Мощную защиту человека и всей биосферы от космических заряженных частиц радиации создает магнитное  поле Земли. Тем не менее часть  частиц с высокой энергией преодолевает магнитосферу и достигает верхних  слоев атмосферы.

Радиационный фон, создаваемый  космическими лучами, составляет половину всего облучения, получаемого человеком  от естественных источников радиации. Защититься от такого невидимого "космического душа" невозможно, причем различные  участки поверхности планеты  подвергаются его воздействию по-разному. Северный и Южный полюсы получают больше космической радиации, чем  экваториальные области (так как  защитное влияние магнитного поля здесь  ослаблено).

В соответствии с нормами  радиационной безопасности (НРБ-99) доза эффективная (эквивалентная) годовая - это количество энергии ионизирующих излучений, поглощенных организмом человека за год, с учетом радиочувствительности  к соответствующим видам излучения  как всего тела, так и его  отдельных органов и тканей. Она (доза) равняется сумме эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и  ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением радионуклидов внутрь организма за тот же год. Единица измерения в системе СИ - зиверт (Зв). Данное понятие характеризует меру риска возникновения отдаленных последствий облучения человека. Итак, на Земле естественный радиационный фон на уровне моря составляет 0,5 мГр/год. На высоте 1 500 м он уже в 2 раза выше, на высоте 6 000 м (полет самолета) в 5 раз выше.