Техногенное загрязнение окружающей среды

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 [4].

1. 2 Загрязнение вод

Антропогенное загрязнение  природных вод за последнее десятилетие  приобрело глобальный характер и существенно сократило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на Земле.

Согласно рекомендациям  Всемирной организации здоровья (ВОЗ) вода в водоеме (водотоке) считается загрязненной, если в результате изменения ее состава или состояния вода становится менее пригодной для любых видов водопользования, в то время как в природном состоянии она соответствовала предъявляемым требованиям.

Определение касается физических, химических и биологических свойств, а также наличия в воде посторонних жидких, газообразных, твердых и растворенных веществ.

 В настоящее время  все источники загрязнения гидросферы  принято делить на четыре большие  группы.

1. Атмосферные воды. Во-первых, они приносят в гидросферу  массу загрязнителей промышленного  происхождения. Так, атмосферные воды вымывают из воздуха оксиды серы и азота, образуя упомянутые кислотные дожди. При стекании по склонам атмосферные и талые воды увлекают с собой массы веществ с городских улиц, промышленных предприятий: мусор, нефтепродукты, кислоты, фенолы и др.

2. Городские сточные  воды, включающие преимущественно  бытовые стоки, содержащие фекалии,  моющие средства (детергенты), микроорганизмы, в том числе патогенные.

3. Промышленные сточные  воды, образующиеся в самых разнообразных  отраслях промышленности, среди которых наиболее активно потребляют (и загрязняют) воду: черная металлургия, химическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая промышленность, энергетика и др. Внутри предприятий сточные воды, как правило, подразделяются на сильно загрязненные стоки, слабо загрязненные воды, условно чистые воды (охлаждающие воды), специфические чрезвычайно концентрированные стоки (например, кубовые остатки и маточные растворы), бытовые и хозяйственно-фекальные стоки, направляемые на биологи-ческую очистку.

Очевидно, что по химическому составу промышленные стоки наиболее разнообразны, поскольку именно здесь производятся или обращаются практически все известные сегодня вещества.

4. Сельскохозяйственные  стоки, содержащие смытые в  процессе эрозии частицы почвы,  биогены, входящие в состав удобрений, пестициды (химические средства для защиты сельскохозяйственных растений и животных соответственно от сорняков, паразитов, насекомых), помет сельскохозяйственных животных и ассоциированные с ним бактерии и др.

 Все эти загрязнения, так или иначе, являются полностью или в основном побочным результатом деятельности человека, всей человеческой популяции. Напомним, что каждый организм, каждая популяция в естественной экосистеме производит отходы, потенциально загрязняющие биосферу. Однако в естественных экосистемах отходы одних организмов становятся пищей или «сырьем» для других и не накапливаются до уровня, вызывающего неблагоприятные изменения в окружающей среде, разлагаются и рециклизуются. На протяжении своей истории человек избавлялся от отходов за счет таких же природных процессов. Демографический взрыв и возрастающий расход сырья и энергии привели к поступлению в биосферу (в том числе в гидросферу) столь больших количеств отходов, что естественные экосистемы уже не способны ассимилировать и рециклизовать их. Мало того, производится все больше небиодеградирующих материалов, что усугубляет проблему.

Наиболее опасные загрязнители воды – это соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические моющие средства, минеральные удобрения [5].

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 [6] .

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 антропогенными, 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 30ºС. До дна, таким образом, доходит не более 5 % жидкости.