Антропогенное загрязнение окружающей среды

Современное экологическое состояние атмосферы, гидросферы и земельных ресурсов является глобальной экологической проблемой.

Загрязнение атмосферы. Атмосферный воздух – один из важнейших компонентов среды обитания. Главными источниками загрязнения атмосферы являются тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое топливо; автотранспорт; черная и цветная металлургия; машиностроение; химическое производство; добыча и переработка минерального сырья; открытые источники (добычи сельскохозяйственного производства, строительства). Основные источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приведены в табл. 4.

В современных условиях в атмосферу попадает более 400 млн. т частиц золы, сажи, пыли и разного рода отходов и строительных материалов. Кроме приведенных выше веществ в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества: пары минеральных кислот (серной, хромовой и др.), органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

 

Т а б л и ц а 4

Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу*

Примеси Основные источники Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м3
естественные антропогенные  
Пыль Вулканические извержения, пы-левые бури, лесные пожары и др. Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках В городах 0,04–0,4
Диоксид серы Вулканические извержения, окисление серы и сульфатов, рассеянных в море Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках В городах до 1,0
Оксиды азота Лесные пожары Промышленность, автотранспорт, теплоэлектростанции В районах с развитой промышленностью до 0,2
Оксид углерода Лесные пожары, выделения океанов Автотранспорт, промышленные энергоустановки, предприятия черной металлургии В городах 150  
Летучие углеводороды Лесные пожары, природный метан Автотранспорт, испарение нефтепродуктов В районах с развитой промышленностью до 0,3
Полициклические ароматические углеводороды   – Автотранспорт, химические и нефтеперерабатывающие заводы В районах с развитой промышленностью до 0,01

* Источник: Акимов В. А., Новиков В. Д., Радаев Н. Н. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации: опасности, угрозы, риски. М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2001.

 

Количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу Земли приведено в табл. 5.

Многие отрасли энергетики и промышленности образуют не только максимальное количество вредных выбросов, но и создают экологически неблагоприятные условия для проживания жителей как крупных, так и среднего размера городов. Выбросы токсичных веществ приводят, как правило, к повышению текущих концентраций веществ над предельно допустимыми концентрациями (ПДК).

ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест – это максимальные концентрации, отнесенные к определенному периоду осреднения (30 минут, 24 часа, 1 месяц, 1 год) и не оказывающие при регламентированной вероятности их появления ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, не снижающие работоспособности человека и не ухудшающие его самочувствия.

 

Т а б л и ц а 5

Ежегодное количество примесей, поступающих в атмосферу Земли*

Вещество Выбросы, млн. т Доля антропогенных примесей в общих поступ-лениях, %
естественные антропогенные
Пыль 3 700 1 000
Оксид углерода 5 000 5,7
Диоксид углерода 485 000 18 300 3,6
Углеводороды 2 600 3,3
Оксиды азота 6,5
Оксиды серы 13,3

* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.

 

Cодержание вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест ограничивается величинами ПДК, нормируются также средняя суточная концентрация вещества (ПДКсс) и максимальная разовая (ПДКмр).

ПДКмр– наиболее высокая из 30-минутных концентраций, зарегистрированных в данной точке за определенный период наблюдения. В основу установления ПДКмр положен принцип предотвращения рефлекторных реакций у человека, например, чихания и кашля.

ПДКсс– средняя из числа концентраций, выявленных в течение суток. В основу ПДКсс положен принцип предотвращения общетоксического действия на организм.

Эти концентрации определены гигиеническими нормами ГН 2.1.6.695-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест», ГН 2.1.6.696-98 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» и приведены в табл. 6.

Загрязнение гидросферы. Вода, как и воздух, является жизненно необходимым источником для всех известных организмов. Россия относится к странам, наиболее обеспеченным водой. Однако состояние ее водоемов нельзя назвать удовлетворительным. Антропогенная деятельность приводит к загрязнению как поверхностных, так и подземных источников воды.

 

Т а б л и ц а 6

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ (мг/м3)

в атмосферном воздухе населенных мест (извлечение)*

 

Вещество ПДКмр ПДКсс Класс опасности
Диоксид азота 0,085 0,04
Оксид азота 0,6 0,06
Бензпирен 0,1 мкг/100 м3
Бензол 1,5 0,1
Диоксид серы 0,5 0,05
Неорганическая пыль 0,15   0,05  
Свинец и его соединения, кроме тетраэтилсвинца (в пересчете на РВ)   –   0,0003  
Оксид углерода

* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.

 

Основными источниками загрязнения гидросферы являются сбрасываемые сточные воды, образующиеся в процессе эксплуатации энергетических, промышленных, химических, медицинских, оборонных, жилищно-коммунальных и других предприятий и объектов; захоронение радиоактивных отходов в контейнерах и емкостях, которые через определенный период времени теряют герметичность; аварии и катастрофы, происходящие на суше и в водных пространствах; атмосферный воздух, загрязненный различными веществами и другие.

Поверхностные источники питьевой воды ежегодно и все в большей степени подвергаются загрязнению ксенобиотиками разной природы, поэтому снабжение населения питьевой водой из поверхностных источников представляет все большую опасность. Около 50% россиян вынуждены использовать для питья воду, которая не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям по ряду показателей. Качество воды 75% водных объектов России не отвечает нормативным требованиям.

В гидросферу ежегодно сбрасывают более 600 млрд. т энергетических, промышленных, бытовых и другого рода сточных вод. В водные пространства попадают более 20–30 млн. т нефти и продуктов ее переработки, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка. Загрязнению водных источников также способствует нерациональное ведение сельского хозяйства. Остатки удобрений и ядохимикатов, вымываемые из почвы, попадают в водоемы и загрязняют их. Многие загрязнители гидросферы способны вступать в химические реакции и образовывать более вредоносные комплексы.

Загрязнение воды обусловливает подавление функций экосистем, замедляет естественные процессы биологической очистки пресных вод, а также способствует изменению химического состава пищи и организма человека.

Вода входит в клеточный состав тканей человека и участвует в физиологических процессах. Организм человека содержит 60–70% воды по отношению к общей массе. Водно-солевой обмен обеспечивает постоянство осмотической концентрации, йонного состава, способствует кислотно-щелочному равновесию и постоянству объема жидкостей внутренней среды организма. Важную роль в водно-солевом обмене играют не только Na+, К+, Са2+, Мg2+, Cl-, SO42 и другие, но и многие минеральные элементы, но только не в избыточных количествах. Загрязненная химическими веществами питьевая вода вызывает перегрузку почек, печени, изменяет оптимальное соотношение минеральных элементов в организме и негативно влияет на состояние гомеостаза человека, который отражает способность биологических систем организма противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств тела человека. Поэтому качество и степень безвредности питьевой воды отражаются на направленности биохимических и физиологических процессов в организме человека. Вредные вещества, попадая в организм человека в растворенном состоянии, нарушают его функции и биологические реакции.

Кроме того, питьевая вода широко применяется в пищевой и перерабатывающей промышленности при изготовлении напитков, консервов и ряда других пищевых продуктов. Поэтому экологически загрязненная вода ведет к ухудшению качества и снижению гарантии безопасности пищевой продукции.

Согласно федеральному закону «О санитарно-эпидемиологи-ческом благополучии населения» жители городов и других населенных пунктов должны обеспечиваться питьевой водой в количестве, достаточном для удовлетворения физиологических и хозяйственных потребностей человека. Качество используемой воды должно соответствовать санитарным правилам.

Гигиенические и технические требования к источникам водоснабжения и правила их выбора в интересах здоровья населения регламентируются ГОСТом 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора»; СанПиН 2.1.4.544-96 «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»; ГН 2.1.5.689-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения» и др.

Гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения указаны в санитарных правилах и нормах. Нормы устанавливаются для следующих параметров воды водоемов: содержание примесей и взвешенных частиц, привкус, цветность, мутность и температура воды, показатель рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, ПДКв химических веществ и болезнетворных бактерий. ПДКвэто максимально допустимое загрязнение воды водоемов, при котором сохраняется безопасность для здоровья человека и нормальные условия водопользования. Например, для бензола ПДКв составляет 0,5 мг/л.

Загрязнение почвы. Почва – среда обитания многочисленных низших животных и микроорганизмов, в том числе бактерий, плесневых грибов, вирусов и др. Почва является источником заражения сибирской язвой, газовой гангреной, столбняком, ботулизмом.

На здоровье человека может оказывать определенное влияние химический состав почвы. Так, например, установлено, что находящиеся в почве микроэлементы оказывают существенное влияние на состояние и функции организма человека. Микроэлементы входят в состав многих химических комплексов организма таких, как соединение металлов с белками, различные ферменты, гормоны и некоторые витамины. Они участвуют в промежуточных процессах обмена веществ. Микроэлементы поступают в организм человека с растительной пищей, отчасти с водой, по схеме «почва – растение – организм животного». Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит к недостатку или избытку их не только у травоядных, но и плотоядных животных, а также в организме человека. Это влечет за собой ослабление или усиление синтеза биологически активных веществ, в состав которых входят микроэлементы, нарушение процесса промежуточного обмена веществ, возникновение заболеваний. Известно, что низкий уровень йода в почве ведет к низкому содержанию его в растениях и подземных водах, а следовательно, и в пищевом рационе населения, являясь причиной возникновения зоба щитовидной железы.

Наряду с естественным неравномерным распространением тех или других химических элементов в современных условиях в огромных масштабах происходит и их искусственное перераспределение. Выбросы промышленных предприятий и объектов сельскохозяйственного производства, рассеиваясь на значительные расстояния и попадая в почву, создают новые сочетания химических элементов. Из почвы эти вещества в результате различных миграционных процессов могут попадать в организм человека (почва – растения – человек, почва – атмосферный воздух – человек, почва – вода – человек и др.). С промышленными твердыми отходами в почву поступают всевозможные металлы (железо, медь, алюминий, свинец, цинк) и другие химические загрязнители.

Почва обладает способностью накапливать радиоактивные вещества, поступающие в нее с радиоактивными отходами и атмосферными радиоактивными осадками после ядерных испытаний. Радиоактивные вещества включаются в пищевые цепи и поражают живые организмы.

К числу химических соединений, загрязняющих почву, относятся и канцерогенные вещества – канцерогены, играющие существенную роль в возникновении опухолевых заболеваний. Основными источниками загрязнения почвы канцерогенными веществами являются выхлопные газы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций и т. д. В почву канцерогены поступают из атмосферы вместе с крупно- и среднедисперсными пылевыми частицами, при утечке нефти или продуктов ее переработки и др. Основная опасность загрязнения почвы связана с глобальным загрязнением атмосферы.

Нормирование химического загрязнения почв проводится по предельно допустимым концентрациям ПДКп в соответствии с ГН 6229-91 «Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочных допустимых количеств химических веществ в почве». Величина ПДКп значительно отличается от допустимых концентраций для воды и воздуха, так как вредные вещества из почвы попадают в организм человека в исключительных случаях и небольших количествах, в основном через контактирующие с почвой среды (воздух, вода, растения).

ПДКп – это концентрация химического вещества (мг) в пахотном слое почвы (кг), которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы. ПДКп для почвы приведены в табл. 7.

 

Т а б л и ц а 7

ПДКп для почвы*

(в мг/кг)

Вещество ПДКп
Марганец 1500 по ОС
Мышьяк 2 по ОС

* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.

О к о н ч а н и е т а б л. 7

Ртуть 2,1 по ОС
Хром 0,05 по МВ
Бенз(а)пирен 0,02 по ОС
Изопропилбензол 0,5 по МА
Фосфора оксид Р2 О5 200 по ТВ
Формальдегид 7 по ОС

 

Существует четыре разновидности ПДКп в зависимости от пути миграции вредных веществ в сопредельные среды: ТВ – транслокационный показатель, показывающий переход вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений; МА – миграционный атмосферный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в атмосферу; МВ – миграционный водный показатель, показывающий переход химического вещества из почвы в подземные грунтовые воды и водоисточники; ОС – общесанитарный показатель, определяющий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и микробиоциноз.