Загрязнения: классификация. Концентрации и уровни загрязнений. Загрязнения и масштабы загрязнений

Ядохимикаты — инсектициды против вредных насекомых в сель­ском хозяйстве и в быту, пестициды против  различных  вредителей сельскохозяйственных растений, гербициды против сорняков, фунгициды против грибковых заболева­ний растений, дефолианты для сбрасывания листьев у хлопка, зооциды против грызунов, нематоциды против глистов, лимациды против слизней стали широко при­меняться с конца второй мировой войны.

Все эти вещества ядовиты. Это очень устойчивые вещества, и поэтому они могут накапливаться в почве и сохраняться десятилетиями.

Использование ядохимикатов, несомненно, сыграло существен­ную роль в повышении урожайно­сти сельскохозяйственных культур. Иногда ядохимикаты спасают до 20 % урожая.

Но вскоре обна­ружились и весьма отрицательные последствия применения ядохими­катов. Оказалось, что их действие значительно шире, чем их назначе­ние. Инсектициды, например, дей­ствуют не только на насекомых, но и на теплокровных животных и на человека. Убивая вредных насеко­мых, они убивают и множество полезных насекомых, в том числе тех, которые являются естествен­ными врагами вредителей. Систе­матическое применение пестици­дов стало приводить не к искоренению вредителей, а к возникнове­нию новых рас вредителей, не вос­приимчивых к действию данного пестицида. Уничтожение конкурен­тов или врагов того или иного из вредителей привело к появлению на полях новых вредителей. Приш­лось повышать дозы пестицидов в 2-3 раза, а иногда в десять и более раз. На это же толкало и несовершенство технологии приме­нения пестицидов. По некоторым оценкам, из-за этого в нашей стране до 90 % пестицидов тратится впустую и лишь загряз­няет окружающую среду, нанося ущерб здоровью людей. Нередки случаи, когда из-за халатности химизаторов пестициды рассыпа­ются буквально на головы работа­ющих в поле людей.

Некоторые растения (в частно­сти, корнеплоды) и животные (на­пример, обычные дождевые черви) накапливают в своих тканях пести­циды в значительно больших кон­центрациях, чем почва. В резуль­тате пестициды попадают в пище­вые цепи и достигают птиц, диких и домашних животных, человека.

1.3. Загрязнение воды.

Каждому ясно, как велика роль воды в жизни нашей планеты и в особенно­сти в существовании биосферы.

Биологическая потребность человека и животных в воде за год в 10 раз превышает их собственную массу. Еще более вну­шительны бытовые, промышлен­ные и сельскохозяйственные нужды человека. Так, для произ­водства тонны мыла требуется 2 тонны воды, сахара- 9, изделий из хлопка- 200, стали- 250, азот­ных удобрений или синтетического волокна- 600, зерна- около 1000, бумаги- 1000, синтетичес­кого каучука- 2500 тонн воды.

Использо­ванная человеком вода в конечном счете возвращается в природную среду. Но, кроме испарившейся, это уже не чистая вода, а бытовые, промышленные и сельскохозяй­ственные сточные воды, обычно не очищенные или очищенные недо­статочно. Таким образом, происхо­дит загрязнение пресноводных водоемов — рек, озер, суши и при­брежных участков морей.

Современные методы очистки вод, механической и биологичес­кой, далеки от совершенства. Даже после биологической очистки в сточных водах остается 10 процентов орга­нических и 60-90 процентов неор­ганических веществ, в том числе до 60 процентов азота, 70-фосфора, 80- калия и почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых метал­лов.

Различают три вида загрязнения вод- биологическое, химическое и  физическое.  

Биологическое загрязнение создается микроорга­низмами, в том числе болезнетвор­ными, а также органическими веществами, способными к броже­нию. Главными источниками биоло­гического загрязнения вод суши и прибрежных вод морей являются бытовые стоки, которые содержат фекалии, пищевые отбросы, сточ­ные воды предприятий пищевой промышленности (бойни и мясоком­бинаты, молочные и сыроваренные заводы, сахарные заводы и т. п.), целлюлозно-бумажной и химичес­кой промышленности, а в сельской местности - стоки крупных живот­новодческих комплексов. Биологи­ческое загрязнение может стать причиной эпидемий холеры, брюш­ного тифа, паратифа и других кишечных инфекций и различных вирусных  инфекций,  например гепатита.

Химическое загрязнение соз­дается поступлением в воду раз­личных ядовитых веществ. Основ­ные источники химического загряз­нения - это доменное и сталели­тейное производство, предприятия цветной металлургии, горнодобы­вающая, химическая промышлен­ность и в большой мере экстенсив­ное сельское хозяйство. Кроме пря­мых сбросов сточных вод в водоемы и поверхностного стока, надо учитывать также попадание загрязнителей  на  поверхность воды непосредственно из воздуха.

В последние годы существенно увеличилось поступление в поверх­ностные воды суши нитратов из-за нерационального применения азот­ных удобрений, а также из-за уве­личения выбросов в атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Это же относится и к фосфатам, для которых, помимо удобрений, источником служит все более широкое применение различных моющих средств. Опасное химичес­кое загрязнение создают углеводо­роды - нефть и продукты ее пере­работки, которые попадают в реки и озера как с промышленными сбросами, в особенности при добыче и транспортировке нефти, так и в результате смыва с почвы и выпадения из атмосферы.

Чтобы сделать сточные воды более или менее пригодными для исполь­зования, их подвергают многократ­ному разбавлению. Но правильнее было бы сказать, что при этом чистые природные воды, которые могли быть использованы для любых целей, в том числе для питья, становятся менее пригод­ными для этого, загрязненными.

Разбавление сточных вод сни­жает качество воды в природных водоемах, но обычно не достигает своей главной цели- предотвра­щения вреда для здоровья людей. Дело в том, что вредные примеси, содержащиеся в воде в ничтожных концентрациях, накапливаются в некоторых организмах, употребля­емых людьми в пищу. Сначала ядо­витые вещества попадают в ткани мельчайших планктонных организ­мов, затем они накапливаются в организмах, которые в процессе дыхания и питания фильтруют большое количество воды (моллюски, губки и т. п.) и в конечном итоге как по пищевой цепи, так и в про­цессе дыхания концентрируются в тканях рыб. В результате концент­рация ядов в тканях рыб может стать больше, чем в воде, в сотни и даже тысячи раз.

Физическое загрязнение вод создается сбросом в них тепла или радиоактивных веществ. Тепловое загрязнение связано главным обра­зом с тем, что используемая для охлаждения на тепловых и атом­ных электростанциях вода (и соответственно около 1/3 и 1/2 вырабатываемой энергии) сбрасы­вается в тот же водоем. Вклад в тепловое   загрязнение   вносят также некоторые промышленные предприятия

При значительном тепловом загрязнении рыба задыхается и погибает, так как ее потребность в кислороде растет, а растворимость кислорода уменьшается. Количе­ство кислорода в воде умень­шается еще и потому, что при теп­ловом загрязнении происходит бур­ное развитие одноклеточных водо­рослей: вода «зацветает» с после­дующим гниением отмирающей рас­тительной массы.

Загрязнение океанов и морей  происходит вследствие поступле­ния загрязняющих веществ с реч­ным стоком, их выпадения из атмосферы и, наконец, благодаря хозяйственной деятельности чело­века непосредственно на морях и океанах.

С речным стоком, объем кото­рого составляет около 36-38 тысяч кубокилометров, в океаны и моря поступает огромное количе­ство загрязнителей во взвешенном и растворенном виде. По некото­рым оценкам, этим путем в океан ежегодно попадает более 320 мил­лионов тонн железа, до 200 тысяч тонн свинца, 110 миллионов тонн серы, до 20 тысяч тонн кадмия, от 5 до 8 тысяч тонн ртути, 6,5 мил­лиона тонн фосфора, сотни мил­лионов тонн органических загряз­нителей. 

Особое место занимает загрязнение оке­ана нефтью и нефтепродуктами

Естественное загрязнение происхо­дит в результате просачивания нефти из нефтеносных слоев, глав­ным образом, на шельфе.

Наибольший вклад в нефтяное загрязнение океана вносят мор­ские перевозки нефти. Из 3 мил­лиардов тонн нефти, добываемых в настоящее время, морем перево­зится около 2 миллиардов тонн. Даже при безаварийном транс­порте происходят потери нефти при ее погрузке и разгрузке, сбра­сывании в океан промывочных и балластных вод (которыми запол­няют танки после выгрузки нефти).

Но наибольший ущерб окружа­ющей среде и биосфере наносят внезапные разливы больших коли­честв нефти при авариях танкеров, хотя такие разливы и составляют только 5-6 процентов суммарного нефтяного загрязнения.

В открытом океане нефть встре­чается главным образом в виде тонкой пленки (с минимальной тол­щиной до 0,15 микрометра) и смо­ляных комков, которые образуются из тяжелых фракций нефти. Если смоляные комки воздействуют пре­жде всего на растительные и животные морские организмы, то нефтяная пленка, кроме того, вли­яет на многие физические и хими­ческие процессы, происходящие на поверхности раздела океан- атмосфера и в слоях, прилегающих к нему:

       Прежде всего, нефтяная пленка увеличивает долю отражаемой от поверхности океана солнечной эне­ргии и уменьшает долю поглощае­мой энергии. Тем самым нефтяная пленка оказывает влияние на про­цессы теплонакопления в океане. Несмотря на уменьшение количе­ства поступающего тепла, поверх­ностная температура при наличии нефтяной пленки повышается тем больше, чем толще нефтяная плен­ка.

       Океан является главным поставщиком атмосферной влаги, от которого в значительной мере зависит степень увлажнения мате­риков. Нефтяная пленка затруд­няет испарения влаги, а при доста­точно большой толщине (порядка 400 микрометров) может свести его практически к нулю.

       Сглаживая ветровое волнение и препятствуя образованию водяных брызг, кото­рые, испаряясь, оставляют в атмос­фере мельчайшие частички соли, нефтяная пленка изменяет солеобмен между океаном и атмосферой. Это также может повлиять на количество атмосферных осадков над океаном и материками, так как частички соли составляют значи­тельную часть ядер конденсации, необходимых для образования дождя.

Многие страны,  имеющие выход к морю,  производят  морское  захоронение различных материалов и веществ (дампинг), в частности грунта, вынутого при дноуглубительных  работах,  бурового  шлака,  отходов промышленности,  строительного мусора,  твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,  радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Основанием для дампинга в  море  служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды.  Однако эта способность не беспредельна.

Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических  веществ  часто приводит  к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме,  появлению сероводорода.

Присутствие большого количества органических веществ создает в  грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород,  аммиак,  ионы металлов. 

В случае образования поверхностных пленок,  нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов  и  оказывать  токсическое  воздействие на  них.

Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к  гибели от удушья малоподвижные формы бентоса.  У выживших рыб,  моллюсков и ракообразных  сокращается  скорость  роста  за  счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.

При организации системы контроля над сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга,  определение  динамики  загрязнения  морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех  загрязняющих веществ в составе материального сброса. 

Глава 2. Масштабы  воздействия природных загрязнений на окружающую природную среду    

   По масштабам загрязнение окружающей среды можно разделить на локальное, региональное и глобальное. Эти три вида загрязнения тесно связаны между собой. Как правило, первичным является локальное загрязнение, которое, если  скорость процесса загрязнения больше скорости естественного очищения, переходит в региональное и затем при накоплении количественных изменений - в глобальное изменение качества окружающей среды. Для глобального загрязнения наиболее важным является временный фактор.

   Существование таких процессов свидетельствует об ограниченности ресурсов атмосферы и о пределах её естественного самовосстановления. Например, использование воздуха в производственных процессах издавна предполагало естественные способности атмосферы к восстановлению первоначальных качеств. В частности, дымовые выбросы в атмосферу, содержащие микрочастицы и токсичные вещества, представляют собой не что иное, как метод разбавления. И даже в наши дни при строительстве высотных и сверхвысотных труб продолжают пользоваться этим древним методом. Однако резкое возрастание объемов выбросов привело к тому, что масштабы загрязнение вплотную приблизились и даже часто перешагивают пределы самовосстановления атмосферы.

   При современных уровнях загрязнения вредные вещества от источника загрязнения распространяются на десятки и сотни километров. И даже само понятие источник загрязнения несколько меняет смысл. Если в каком-либо промышленном районе можно выделить точечные источники загрязнения, то в масштабе региона целый промышленный район, например крупный город, может рассматриваться как единый источник с системой точечных, линейных (автомагистрали) и групповых источников. Более того, даже весь регион и даже целая страна может выступать в роли единого источника загрязнения.