Загрязнение окружающей среды

 

ВЕДЕНИЕ

Современная цивилизация  осуществляет невиданное давление на природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на людей, животных, растения, почву, здания и сооружения, снижает прозрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с  туманами, уменьшает видимость, вызывает коррозию металлических изделий.

Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение  свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных  с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту. Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме загрязнения. Загрязнители — это остатки того, что мы производим, используем и выбрасываем прочь. Загрязнение увеличивается не только оттого, что с ростом населения уменьшается доступное для каждого человека пространство, но и оттого, что потребности на душу населения непрерывно увеличиваются, так что из года в год каждый из нас выбрасывает все больше и больше. Земля стала более населенной, на ней нет больше места для свалки мусора. То, что служит мусорной корзинкой для одного человека, является жизненным пространством другого. (К «выбрасываемым прочь» загрязнениям следует добавить те, которые представляют собой неизбежные побочные продукты транспорта, промышленности и сельского хозяйства; по мере расширения этих областей деятельности людей возрастает и загрязнение.)

Лучшими учебными пособиями  по проблеме загрязнения могут служить официальные отчеты, подготовленные Национальной академией наук или Консультативным комитетом по вопросам науки при Президенте.

МАСШТАБЫ

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.

При современных уровнях  загрязнения вредные вещества от источника загрязнения распространяются на десятки и сотни километров.

ЦЕНА ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Цена загрязнения слагается  из  компонентов, каждый из которых ложится ужасным и все более тяжелым бременем на человеческое общество: 1) потеря ресурсов в результате эксплуатации с неоправданно большим количеством отходов, потому, что, как утверждает отчет Национальной академии, «загрязнение — это часто ресурсы, оказавшиеся не на своем месте»; 2) стоимость ликвидации загрязнения и контроля над ним.

ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Классификация загрязнений  не менее сложна и запутана, чем  классификация озер или других природных явлений. Широко распространены классификации по типам среды (воздух, вода, почва и т. п.) и по загрязняющим факторам (свинец, углекислый газ, твердые отходы и т. д.). С точки зрения уменьшения загрязнения в целом важно различать прежде всего два основных типа загрязнения.

К первому относятся стойкие (неразлагающиеся) загрязнения —  вещества и яды, такие, как алюминиевые  банки, соли ртути, фенольные соединения с длинной цепью, которые в  естественной среде либо не разрушаются  вовсе, либо разрушаются очень медленно. Кроме того, они могут образовать другие ядовитые вещества, соединяясь с другими веществами окружающей среды. Единственный возможный способ «очистки» от таких загрязнителей — это их изъятие или экстракция из системы жизнеобеспечения окружающей среды, что сопряжено с большими расходами. Подобное изъятие возможно в космических кораблях, но удаление многих таких загрязнителей из биосферы практически невозможно. Очевидное и разумное решение (которое, однако, легче сформулировать, чем выполнить) состоит в том, чтобы запретить выброс в окружающую среду таких веществ (или хотя бы контролировать его так, чтобы избежать токсичного уровня) или даже совершенно прекратить производство таких веществ (т. е. найти легко деградирующие заменители).

Второй тип — это  загрязнители, разрушаемые биологическими процессами, такие, как бытовые сточные воды, которые легко разлагаются естественным образом или на городских станциях по очистке сточных вод, где естественные процессы разложения и восстановления усиливаются. Иными словами, к этой категории относятся вещества, для которых существуют естественные механизмы переработки.

4. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Основными вредными   примесями  пирогенного  происхождения  являются следующие:

а) Оксид углерода.

б) Сернистый ангидрид.

в) Серный  ангидрид.

г) Сероводород и сероуглерод.

д.) Оксиды  азота.

е) Соединения фтора.

ж) Соединения  хлора.

АЭРОЗОЛЬНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ  АТМОСФЕРЫ

Аэрозоли - это твердые  или жидкие частицы,  находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические  заболевания.  В  атмосфере  аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная  часть  аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км  пылевидных частиц искусственного  происхождения.  Большое  количество пылевых частиц образуется также в ходе  производственной деятельности людей.

Основными источниками  искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики,  металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.  Аэрозольные  частицы  от этих источников  отличаются большим разнообразием химического состава.

Постоянными источниками  аэрозольного загрязнения  являются  промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных  пород, образуемых  при добыче полезных  ископаемых или же из отходов предприятий  перерабатывающей промышленности,  ТЭС.

Загрязнение окружающей среды  выбросами двигателей внутреннего  сгорания привлекают всё более пристальное  внимание в последние годы из-за возросшей угрозы здоровью человека.

Сравнительная характеристика основных выбросов различных транспортных средств, как источников загрязнения, приведена в таблице.

Сведения о некоторых  источниках техногенной пыли приведены  в таблице ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС  ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т/ГОД

1.      Сжигание каменного угля                            93,6

2.      Выплавка чугуна                                           20,21

3.      Выплавка меди (без очистки)                        6,23

4.      Выплавка цинка                                              0,18

5.      Выплавка олова (без очистки)                       0,004

6.      Выплавка свинца                                             0,13

7.      Производство цемента                                  53,37

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  ПРИРОДНЫХ ВОД

Всякий водоем  или водный источник связан с окружающей его внешней средой .  На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока,  разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная  и  бытовая деятельность человека.  Последствием этих влияний является внесение в водную среду новых, несвойственные ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду,  классифицируют  по- разному,  в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.  Химическое загрязнение представляет  собой  изменение  естественных   химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической ( минеральные соли,  кислоты, щелочи, глинистые частицы),  так и органической природы ( нефть и нефтепродукты, органические  остатки,  поверхностно активные  вещества, пестициды).

НЕОРГАНТЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Основными неорганическими   (минеральными)   загрязнителями пресных и  морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды.  Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути. хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности.

к опасным заразителям  водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания.

ОРГАНИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Среди, вносимых в океан  с суши растворимых веществ, большое  значение для обитателей водной среды  имеют  не  только  минеральные. биогенные элементы,  но и органические остатки. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество,  пагубно влияют на состояние водоемов.  Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества,  такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке.

Поверхностно-активные: вещества – жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между  водой и атмосферой,  что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительным объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками.

Особенно ощутимо загрязнение  в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Информация о содержании некоторых органических веществ  в промышленных сточных водах  предоставлена ниже:

Загрязняющие  вещества  Количество в мировом стоке, млн. т/год

1. Нефтепродукты      26, 563

2. Фенолы        0,460

3. Отходы производств  синтетических волокон 5,500

4. Растительные органические  остатки   0,170

5. Всего        33, 273

ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ  МИРОВОГО ОКЕАНА

НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ

Нефть и нефтепродукты  являются наиболее распространенными  загрязняющими веществами в Мировом  океане. Наибольшие потери нефти связаны  с ее транспортировкой из районов  добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянные полей загрязнения на трассах морских путей.

Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в  виде пленки, образуя слои различной  мощности. По цвету пленки можно  определить ее толщину

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность  проникновения в воду света.

Пленка толщиной 30-40 мкм  полностью поглощает инфракрасное излучение.  Смешиваясь с водой, нефть   образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм. менее устойчивы и характерны для нефти, содержащей поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохранятся на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Тепловое загрязнение  поверхности  водоемов  и  прибрежных морских акваторий  возникает  в результате  сброса  нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс  нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах  на  6-8  градусов Цельсия. Площадь  пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км.  Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается,  а  потребление  его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое  вещество. Усиливается видовое  разнообразие  фитопланктона и всей флоры водорослей.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли.  Именно почвенная  оболочка  определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит  в аккумулировании  органического вещества,  различных химических  элементов,  а также энергии. Почвенный покров  выполняет  функции  биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено,  то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова,  его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

 ШУМОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Шумовое загрязнение представляет собой еще одну серьезную угрозу качеству среды обитания человека. Термин «шум» применяется также в электронике и связи для обозначения нарушений, которые препятствуют связи. Этот шум возрастает по мере увеличения сложности и информационной емкости систем всех видов. Так возникла новая проблема «электронного загрязнения», которая все возрастает по мере развития радиосвязи. Поэтому в самом широком смысле шумовое загрязнение — еще один «непредвиденный просчет», порождаемый чрезмерной концентрацией промышленных предприятий,