Классификация источников загрязнения окружающей среды

Радиоактивные вещества поступают  в окружающую среду из разнообразных  технических систем и в результате различных процессов. Антропогенными источниками радиоактивного загрязнения  являются ядерные испытания и  ядерный топливный цикл, включающий добычу и обогащение ядерного топлива, работу ядерных реакторов, переработку  и утилизацию ядерных отходов. Кроме  того, радионуклиды поступают в атмосферу  при сжигании каменного угля и  нефтепродуктов. Наибольшая опасность  радионуклидов для окружающей среды  заключается в их "долгоживучести". Разлагаясь длительное время, они способны наносить непоправимый вред всему живому. В табл. 6 приведены типы и периоды полураспада для некоторых радиоактивных изотопов.

Среди многих негативных последствий  хозяйственной деятельности человека особое место занимает загрязнение  окружающей среды тяжелыми металлами. Многие тяжелые металлы являются чрезвычайно токсичными даже в следовых количествах. Они способны концентрироваться  в живых организмах, вызывая при  этом различные патологии развития. В отличие от органических веществ, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь перераспределяться между природными средами. Роль тяжелых  металлов двойственна: с одной стороны, они необходимы для нормального  протекания физиологических процессов, являясь катализаторами многих реакций; с другой стороны, металлы токсичны при повышенных концентрациях. Наибольшую опасность для человека и живой  природы представляют подвижные  формы металлов, поскольку они  характеризуются высокой биологической  активностью. Способность тяжелых  металлов катализировать многие органические и неорганические реакции является одной из главных характеристик данного класса соединений. Многие тяжелые металлы легко соединяются с биомолекулами (например, с белками, пептидами, липидами, аминокислотами), образуя комплексные соединения. Именно через реакции комплексообразования с тяжелыми металлами протекают все основные процессы в живых организмах. По чувствительности живых организмов к тяжелым металлам их можно расположить в ряд: Hg>Cu>Zn>Ni>Pb>Cd>Cr>Sn>Fe>Mn>Al.

Поступление тяжелых металлов в  окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Главными антропогенными источниками  поступления тяжелых металлов в  атмосферу являются предприятия  цветной металлургии, нефтепереработки, химическая промышленность и автомобильный  транспорт. В атмосферном воздухе  тяжелые металлы присутствуют в  форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а ртуть - в основном в элементарном состоянии. Находящиеся в воздухе  металлы и их соединения вымываются атмосферными осадками или оседают  естественным путем на поверхности  почв и растений. В водных средах тяжелые металлы могут присутствовать в виде коллоидных или взвешенных частиц, а также в растворенном состоянии в виде свободных ионов  или комплексных соединений. В  водные среды металлы попадают с  атмосферными осадками, за счет вымывания  из почв (естественные процессы), а также  вместе со сточными водами предприятий  и ливневой канализации. Формы миграции тяжелых металлов в природных  подземных и поверхностных водах  определяются геохимическим типом  вод, а также их кислотно-щелочными  характеристиками. В кислых и нейтральных  водах металлы присутствуют в  основном в виде акватированных ионов, в щелочных - в виде гидроксокомплексов, карбонатов, органических комплексов. Уровни содержания тяжелых металлов в почвах зависят от окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств. Обычно с увеличением кислотности почвы подвижность тяжелых металлов возрастает. Металлы в почвах присутствуют в водорастворимой, ионообменной и адсорбированной формах. Водорастворимые формы представлены, как правило, нитратами, хлоридами, сульфатами и органическими комплексами. Основной источник поступления тяжелых металлов в организм человека - пища, при этом наибольший вклад вносит потребление в пищу растений, выращиваемых на полях вблизи промышленных предприятий и автотрасс. Токсичность тяжелых металлов проявляется в значительной степени на кислых почвах и реже на нейтральных и щелочных.

Пестициды - общее название всех химических соединений, которые используются для  защиты культурных растений от вредителей. В соответствии с назначением  пестициды подразделяют на несколько  категорий: инсектициды - для уничтожения  насекомых; гербициды - для уничтожения  сорняков; фунгициды - для защиты растений от грибковых заболеваний; родентициды - для уничтожения грызунов; нематоциды - для борьбы с почвенными паразитическими червями; аскарициды - для борьбы с вредящими клещами.

Если рассматривать пестициды  с точки зрения их химического  состава, то можно выделить пять основных классов соединений:

Хлорпроизводные углеводородов (гексахлоран, ДДТ и др.). Данные соединения малорастворимы в воде, очень устойчивы и могут сохраняться в почве десятилетиями.

Фосфорорганические инсектициды (карбофос, фосфамид, аммофос и др.). Данные соединения отличаются высокой избирательностью и эффективностью действия. В природных средах они достаточно быстро разлагаются и могут выступать в роли фосфорных удобрений.

Карбаматные инсектициды (сложные эфиры карбаминовой кислоты). Данные препараты отличаются высокой токсичностью для отдельных видов насекомых, в то же время оставаясь безвредными для человека и других позвоночных животных.

Производные хлорфеноксикислот. Эти соединения применяются в основном для уничтожения растительности в водоемах.

Пестициды пиретроидной природы (производные транс-хризантемовой кислоты). Эффективные препараты против вредителей, малотоксичные для человека и теплокровных животных.

Все указанные группы пестицидов имеют  различные механизмы воздействия  на живые организмы и разную устойчивость в природных средах. Нейтрализация  пестицидов (распад) в природных  условиях идет за счет окислительно-восстановительных, фотохимических реакций или гидролиза. Использование пестицидов для борьбы с вредителями основано на их токсичности. Для оценки токсичности используют величину ЛД50 - концентрацию препарата (мг/кг), когда смертность подопытных животных составляет 50%.

Жизнь современного общества вызвала  необходимость установления допустимых норм химического воздействия на окружающую среду. Для этой цели введены  предельно допустимые концентрации загрязнений, под которыми понимают такую концентрацию химического  соединения, которая при ежедневном воздействии на организм в течение  всей его жизни не вызывает каких-либо патологических изменений и заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследования, а также не нарушает оптимальных биологических условий  жизни человека. Для различных  объектов установлены свои определенные предельно допустимые концентрации. Для оценки опасности химических соединений при попадании их в  окружающую среду согласно ГОСТ 8.310-78 приняты следующие нормативные  показатели: предельно допустимая концентрация (ПДК), временная допустимая концентрация (ВДК), летальная концентрация вещества (ЛК), летальная доза (ЛД) и некоторые  другие.

Для санитарной оценки воздушной среды  используют следующие показатели:

ПДКр.з. - предельно допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3. Это концентрация, которая при 41 часовой рабочей неделе не должна вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья в течение всего рабочего стажа или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

ПДКс.с. - предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неопределенно долгом вдыхании.

ПДВ - предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в атмосферу, при котором обеспечивается соблюдение гигиенических нормативов в воздухе  населенных мест при наиболее неблагоприятных  для рассеивания условиях, кг/сутки.

ЛК50 - летальная концентрация вещества, вызывающая при вдыхании (мыши - 2 часа, крысы - 4 часа) гибель 50 % животных, мг/л.

Для санитарной оценки воды водоемов используются следующие показатели:

ПДКв. - предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, мг/л. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

ПДКв.р. - предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей, мг/л.

ВДКв. - временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) химического вещества в воде, установленная расчетным путем, мг/л.

ЛД50 - летальная доза химического  вещества, вызывающая при введении в организм гибель 50 % животных, мг/кг.

Для санитарной оценки химических соединений в почве и продуктах питания  используют следующие показатели:

ПДКп. - предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы, мг/кг. Эта концентрация не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

ПДКп.р. - предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) химического соединения в продуктах питания, мг/л.

При расширении знаний о воздействии  химических веществ на человека, совершенствовании  техники и методик измерения  значения ПДК постоянно претерпевают изменения, как правило, в сторону  уменьшения. Например, в 80-х гг. XX века ПДКв.р. ртути составляла 0,001 мг/л. В настоящее время данный показатель снижен до 0,0001 мг/л, так как выяснилось, что микроорганизмы метилируют ртуть, и при этом всегда образуется метилртуть - жирорастворимое, чрезвычайно ядовитое и очень устойчивое соединение. Предельно допустимые концентрации веществ в различных объектах приведены в приложении.

Природные объекты являются сложными по составу и свойствам системами. Анализ их сопряжен с рядом трудностей. Следует выделить некоторые особенности, которые необходимо учитывать при  анализе: неоднородность состава проб; непостоянство состава во времени  в связи с процессами, протекающими за счет эрозии, взаимодействия с водой, деятельности живых организмов и  человека; нерастворимость большинства  твердых веществ; сложность элементного  химического состава; разнообразие форм соединения элементов. Для экологической  экспертизы и химического мониторинга  объектов окружающей среды наибольший интерес представляют микроэлементы, часть из которых является токсичными. Предельно допустимые концентрации уже в настоящее время по ряду элементов достаточно низки. Можно  ожидать, что дальнейшие успехи медицины в выявлении роли микроэлементов в жизнедеятельности человека приведут к расширению числа элементов, содержание которых необходимо контролировать, и к снижению ПДК, а следовательно, и требуемого предела обнаружения  и нижних границ определяемых содержаний веществ аналитическими методами.