Загрязнение атмосферного воздуха
Общая характеристика. Загрязнение атмосферного воздуха непосредственно влияет на здоровье человека, а загрязнение атмосферы (на глобальном уровне) – лишь косвенно через климатические изменения, разрушение озонового экрана биосферы, кислотные дожди и др. Наиболее распространенные группы загрязнителей воздуха: атмосферные газы (окислы азота, серы, углерода, например, углекислый газ), углеводороды, фенолы, аэрозоли тяжелых металлов и другие органические и минеральные соединения. Аэрозоли – взвешенные в газообразной среде частички твердых или жидких веществ как органического, так и неорганического происхождения. Аэрозоли могут содержать сложные комплексы химических веществ, в том числе, обладающих высокой степенью токсичности и представляющих опасность для здоровья человека и жизнестойкости растений.
Очень большую группу загрязнителей образуют углеводороды, в составе которых наиболее опасными для человека и других животных являются хлор-, фтор-, фосфорсодержащие соединения, большинство из которых являются весьма ядовитыми веществами и обладают канцерогенным действием, т.е. могут вызывать онкологические заболевания. В эту группу входят и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), среди которых наиболее опасны бензапирен и фенантрен, также вызывающие онкологические заболевания.
Источники загрязнения воздуха. Наиболее крупный источник загрязнения воздуха – автотранспорт, который загрязняет атмосферу свинцом, окисью углерода и упоминавшимися выше ПАУ. Принято считать, что в большинстве стран мира больше половины загрязнений воздуха связано с работой автотранспорта. В среднем по территории России выхлопные газы автотранспортных средств определяют 40-45 % загрязнения воздуха, но в городах они дают больше 50 %, причем в крупных городах (от 0,5 млн. до 1-1,5 млн. жителей) на их долю приходится 55-70 %, а в очень крупных (несколько млн. жителей) городах – более 85% от общего объема загрязнения атмосферного воздуха. В России по транспортным выбросам лидируют Москва и Петербург, объемы выбросов в атмосферу которых доходят соответственно до 800 и 250 тыс. тонн в год.
Значительную долю загрязнения воздуха составляют также выбросы тепловых электростанций, которые содержат окислы серы и азота, золу, тяжелые металлы и уже упоминавшиеся выше ПАУ, связанные со сжиганием ископаемого топлива. Причем первенство здесь принадлежит электростанциям, работающим на угле, а меньше всего выбросов дают станции, использующие природный газ.
Предприятия химической промышленности выбрасывают в атмосферу углеводороды, фенолы, органические фториды и хлориды, карбоновые кислоты, альдегиды; органические соединения серы, хлора, фтора, азота; двуокись серы, сероводород, окислы азота, соляную и другие кислоты, соединения фтора, тяжелые металлы, карбиды и др. Металлургические предприятия выбрасывают в воздух в больших объемах пыль, окислы серы, углерода и азота, фтористые газы и металлы. О составе пыли можно судить по тому факту, что из одной тонны пыли, выделяемой при плавке меди, можно извлечь около 100 кг меди и немного меньше цинка и свинца, известных своей токсичностью. Выбросы нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий содержат углеводороды, сероводород, дурнопахнущие газы (стирол, ацетон, толуол и др.), а при сжигании попутных газов в факельных установках – в больших объемах сажу, окись углерода, диоксид азота, углеводороды.
Воздействие загрязнений воздуха на природную среду. Перечисленные выше химические вещества, присутствующие в атмосферном воздухе, оказывают воздействие не только на здоровье людей, но и на состояние природной среды. Вообще это воздействие протекает в природных экосистемах многообразно и крайне недостаточно изучено. Некоторые из атмосферных газов, например, окислы углерода, в небольших концентрациях могут оказывать благотворное действие на рост и развитие растений. Но большинство из загрязнителей, особенно в значительных концентрациях, угнетают деятельность биоты. Здесь достаточно указать на вредное действие диоксида серы на растения. Поступая внутрь листа при дыхании, он нарушает жизнедеятельность клеток, листья сначала покрываются бурыми пятнами, а потом высыхают. Аналогичное воздействие на лиственые породы деревьев оказывает и диоксид азота. Сажа, считающаяся не очень вредным для здоровья человека загрязнителем воздуха, забивая дыхательные устьица хвоинок, приводит к гибели хвойных деревьев. С выбросами сажи при сжигании газа в факелах, разбросанных на бескрайных просторах Сибири, связывают экологи усыхание лесов на некоторых территориях нефтедобычи.
Загрязнение водоемов
Общая характеристика. Несмотря на неуклонный рост потребления воды из-за быстрого увеличения численности народонаселения, главной проблемой стал не дефицит питьевой воды в большинстве стран мира, а прогрессирующее загрязнение рек, озер и подземных вод. Быстрый рост промышленности привел к резкому увеличению объемов технических отходов, сбрасываемых в виде неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в водоемы. В настоящее время загрязнение воды в бассейнах крупных рек практически на всей территории России достигло критических размеров. Так, крупнейшая река Обь с притоками транспортирует ежегодно более 500 млн. кубометров сточных вод. Еще более загрязнена главная водная артерия европейской части России – Волга. Некоторые реки практически превращены в сточные канавы. Выносами рек загрязнены прибрежные воды морей.
По данным Всемирной организации здравоохранения в речных водах содержатся тысячи органических веществ. Однако отечественные службы контроля качества воды имеют возможность контролировать не более трех-пяти десятков веществ, загрязняющих водоемы. В то же время перечень загрязняющих веществ, обнаруженных в воде реки Томь, одной из самых грязных рек России, превышает 300 наименований, среди которых имеются высокотоксичные, в том числе, канцерогенные вещества, а в крупнейшем озере Европы – Ладоге выявлено более пяти сотен загрязняющих веществ.
Источники загрязнения водоемов. Основными источниками загрязнения водоемов являются следующие:
1) атмосферные осадки, несущие массы загрязняющих веществ промышленного происхождения, вымываемых ими из загрязненной атмосферы,
2) городские сточные воды (бытовые, канализационные стоки, содержащие вредные для здоровья синтетические моющие средства и др.),
3) промышленные сточные воды,
4) сельскохозяйственные сточные воды (отходы животноводческих комплексов, смыв с полей удобрений и пестицидов дождями и весной с талыми водами и др.).
Наиболее значимую долю загрязнения водоемов составляют промышленные сточные воды, половина объема которых (по данным отечественных природоохранных служб) сбрасывается в водоемы без очистки, а большая часть из второй половины – в недостаточно очищенном виде. Поэтому почти все реки загрязнены нефтепродуктами, тяжелыми металлами, органическими и минеральными соединениями. Сельскохозяйственные сточные воды несут в реки и озера огромное количество удобрений и пестицидов. Сброс сточных вод в водоемы сопровождается накоплением загрязняющих веществ в донных осадках в больших концентрациях, что может приводить к резкому повышения уровня загрязнения в паводковых водах и к вторичному загрязнению, связанному с образованием новых (часто более вредных, чем исходные) химических соединений.
________________________________________________________________________________
В каждой стране имеется своя специфика в номенклатуре загрязняющих водные системы веществ. Так, в Японии со сточными водами в водоемы в большом количестве попадают соединения ртути, меди, цинка, хлора, пестициды. В Финляндии почти 90 % загрязняющих веществ поступает в водоемы со сточными водами от предприятий лесохимической промышленности и предприятий по производству удобрений. В США загрязнены реки и прибрежные воды морей и океанов нефтепродуктами и тяжелыми металлами; сильно загрязнена также система Великих озер.
В России, например, проблема чистой воды стоит очень остро не только в связи с неравномерностью распределения водных ресурсов по регионам, но и высоким уровнем загрязненности водных объектов. На большей их части, по данным мониторинга Росгидромета (сеть охватывает 1363 водных объекта), качество воды не отвечает нормативным требованиям. Основные реки России – Обь, Волга, Дон, Кубань, Печора, Енисей, Лена оценены как «загрязненные»; их крупные притоки – Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Миасс, Исеть, Тура – как «сильно загрязненные».
________________________________________________________________________________
Воздействие загрязнения воды на природные экосистемы. Очень опасны как для человека, так и для биоты природных экосистем поступающие с бытовыми стоками синтетические моющие средства, которые из-за вспенивания препятствуют поступлению кислорода в воду. Экологически опасны не только токсичные вещества, содержащиеся в сточных водах. Мелкодисперсные волокна, выбрасываемые предприятиями по производству строительных и других материалов, способны забивать дыхательные системы водных организмов и вызывать их гибель. Большую опасность для экосистем водоемов со стоячей водой представляет накопление в них органики, поступающей с сельскохозяйственными (и особенно животноводческими) стоками, содержащими биогенные элементы, в том числе азот и фосфор. В результате в водоеме развивается процесс эвтрофикации, т.е. повышения биологической продуктивности водных объектов вследствии накопления биогенных элементов, сопровождающейся так называемым цветением воды из-за массового размножения фитопланктона, синезеленых водорослей и высших водных растений. В результате вода становится непригодной для жизни.
Загрязнение почвы
Общая характеристика. Принято различать естественное и антропогенное загрязнение почвы. Естественное загрязнение почв возникает в результате природных процессов в биосфере, происходящих без участия человека и приводящих к поступлению в почву химических веществ из атмосферы, литосферы или гидросферы. Примерами таких процессов могут служить поступление в почву минеральных веществ в результате выветривания горных пород или внесение загрязняющих ингредиентов за счет вымывания последних из атмосферы с выпадающими на почву осадками в виде дождя или снега.
Главный фактор опасности для природных экосистем и человека – антропогенное загрязнение почвы, причем основную опасность создают загрязнители техногенного происхождения. Наиболее характерными из этих загрязнителей являются пестициды, удобрения, тяжелые металлы и другие вещества промышленого происхождения.
Источники поступления загрязнителей в почву. Можно выделить следующие основные виды источников загрязнения почвы:
1) атмосферные осадки в виде дождя, снега и др.,
2) сброс в почву твердых и жидких отходов промышленного и бытового происхождения,
3) химизация в сельскохозяйственном производстве.
Дадим более подробную характеристику перечисленных видов источников почвенного загрязнения. Атмосферные осадки, вымывая из атмосферы газообразные загрязняющие вещества, приводят к росту концентрации серной, азотной и других видов кислот в почве, что сопровождается ее закислением и снижением урожайности. Поступающие в почву с осадками атмосферные аэрозоли в жидкой и твердой фазах, имеющих, как правило, сложный химический состав, способствуют накоплению в почве тяжелых металлов и разнообразных органических веществ, включая опасные углеводороды. Поступление в почву промышленных и бытовых отходов, объемы которых огромны и растут быстрыми темпами, сопровождается накоплением в почве тяжелых металлов, углеводородов, включая опасные токсические хлор-, фтор-, фосфорсодержащие соединения, обладающие канцерогенным действием. Наибольшую опасность как для человека, так и для природных экосистем представляет третий вид почвенного загрязнения, связанный с поступлением в почву пестицидов и удобрений, что способствует химическому загрязнению продуктов питания, с которыми, как было отмечено выше, наш организм получает до 70 % загрязняющих веществ.
Загрязнение почвы пестицидами и удобрениями. Необходимость обеспечения населения продуктами питания, а промышленности сырьевыми ресурсами требует повышать плодородие почвы и вести борьбу с вредителями урожая. Поэтому в современном сельскохозяйственном производстве применяются удобрения и пестициды, которые даже при агрономически правильном использовании могут создавать опасные уровни загрязнения почвы.
Удобрение – вещество или агент, создающее при внесении в почву или водоем условия для ускоренного роста и развития растений и микроорганизмов, что способствует увеличению урожаев. Различают органические, минеральные, химические и другие (например, бактериальные) виды удобрений. К органическим удобрениям относятся перегной, торф, навоз, птичий помет и другие органические остатки, используемые для повышения плодородия почвы. Химическое, или минеральное, удобрение – добытое из недр или полученное промышленным путем химическое соединение, содержащее в большом количестве один или несколько основных элементов питания растений (азот, фосфор, калий и др.), важные для жизни растений микроэлементы (медь, марганец и др.) или естественные продукты типа извести, гипса, золы и т.п., способные улучшить химические и структурные характеристики почвы. Этот вид удобрений приводит к большим концентрациям в почве химических веществ, включая опасные для здоровья человека нитриты и нитраты.
Пестициды – очень опасные для здоровья человека химические вещества, используемые для уничтожения вредных насекомых (инсектициды, от лат. «инсект» – насекомое и «цидо» – убивать), растений-сорняков (гербициды, от лат. «герба» – трава и «цидо» – убивать), грибковых культур (фунгициды, от лат. «фунгус» и «цидо» – убивать) и др. В мировом производстве пестицидов инсектициды занимают 45 %, гербициды – 40%, фунгициды – 10 % и прочие – 5%. Известно, что средняя норма применения пестицидов в сельском хозяйстве в нашей стране к началу перестроечной эры составляла 2 кг на 1 га пашни, т.е. около 1,4 кг/чел. Многие пестициды являются стойкими химическими соединениями и сохраняются в почве длительное время. Они могут накапливаться по трофическим цепям, что со временем приводит к превышению безопасных для здоровья человека уровней.