Воздействие химического загрязнения атмосферы на природную среду ХМАО
В настоящее время общепризнано негативное воздействие загрязнения атмосферы на различные виды растительности: лесные породы деревьев, сельскохозяйственные и декоративные культуры, лишайники. Очень высокой чувствительностью к загрязнению атмосферы характеризуются многие виды лишайников. Они обычно первыми исчезают из экосистем и являются индикаторами неблагоприятного состояния среды. Известно, что поглощение растением загрязняющих веществ из атмосферы происходит через дыхательные устьица на листовой поверхности или на хвоинках. Некоторые исследователи отмечают, что чем больше загрязнен воздух, тем меньше устьиц имеется на поверхности листа. Так, листья клена вне городской черты г. Монреаля, где воздух относительно чистый, содержат в 10 раз больше устьиц (на 1 см2), чем в промышленном центре.
Более половины российской нефти в настоящее время добывается на месторождениях центральной части Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, которая находится в зоне наиболее продуктивных лесных комплексов, как видно на карте продуктивности лесов Сибири (рис. 16). Учитывая, что в развитых странах (с населением менее 1/5 мировой численности) потребление древесины достигло 80% от мирового уровня, возможное снижение продуктивности лесов в результате воздействия нефтедобычи на лесные экосистемы может вызвать в не очень отдаленной перспективе значительный экономический ущерб для отечественной лесодобывающей отрасли, вклад Сибири в которую весьма значителен.
Рис. 16 Карта продуктивности лесов Сибири
Процессы деградации лесных экосистем в условиях современных техногенных воздействий происходят достаточно медленно, их явные признаки проявляются лишь с годами. Воздействия техногенных загрязнителей на растения проявляются, в первую очередь, на биохимическом уровне и затрагивают фотосинтез, дыхание, биосинтез жиров и белков и т.п. Биохимические нарушения происходят в тех случаях, когда концентрация вещества превышает способности тканей к его детоксикации посредством нормальных реакций метаболизма. Происходящие при этом морфологические изменения можно заметить в виде следующих биологических проявлений воздействия:
изменение окраски листьев (хлороз, пожелтение, побронзовение и т. д.);
некрозы – отмирание участков ткани;
преждевременное старение и опадание листвы и хвои, наблюдаемые после появления некрозов или хлорозов;
изменение размеров, формы и количества органов;
изменение плодовитости;
изменение прироста, направления, формы роста и ветвления.
Известно, что загрязнение воздушной среды территорий нефтедобычи сажей приводит к нарушению дыхательных систем растений. Особенно страдают хвойные леса. Сажа забивает дыхательные устьица хвоинок, цикл смены которых составляет несколько лет. В саже содержатся тяжелые металлы, в том числе и такие опасные для природной среды, как кадмий, свинец, цинк. Обычно загрязнение ими нарушает функции устьиц, ингибирует фотосинтез, дыхание, изменяет проницаемость мембран митохондрий. Растения более подвержены воздействию тяжелых металлов при усваивании через корни. Из тяжелых металлов наиболее экотоксичен кадмий. Скорость роста хвойных пород и их биомасса сильно уменьшаются с повышением концентрации кадмия в верхнем слое почвы толщиной до 20 см.
Загрязнение атмосферы диоксидами серы и азота способствует образованию кислотных дождей, воздействующих как на листву деревьев, так и вызывающих подкисление поверхностных и грунтовых вод и почв, что приводит к нарушению механизмов поступления питательных веществ в растения. Процессы образования кислотных осадков и последствия закисления природной среды рассмотрены ранее. Наряду с указанными выше техногенными кислотообразующими газами в образовании кислотных дождей участвуют также продукты жизнедеятельности растений, природные газы, продукты горения при лесных пожарах.
Применительно к условиям лесоболотных территорий в нефтедобывающих регионах ХМАО наибольший интерес представляет изучение влияния загрязнения атмосферы, вызванное нефтедобычей, на древесные породы. Большинство хвойных древесных пород, по сравнению с лиственными, более чувствительно к действию вредных газов, поскольку на многолетнюю хвою газы оказывают более длительное воздействие, чем на опадающую каждый год листву [38]. Из хвойных наименее чувствительны ежегодно меняющая хвою лиственница и сосна, цикл смены хвои у которой в обычных условиях составляет 3-4 года. Наименьшей устойчивостью к атмосферным загрязнениям отличаются темнохвойные породы, меняющие хвою с периодом 5-7 лет и более.
Снижение продолжительности жизни хвои в условиях воздействия загрязнений атмосферы отмечается многими авторами. В условиях сибирской тайги в фоновых древостоях максимальный возраст хвои у разных деревьев ели варьирует от 7 до 13 лет. В зоне загрязнения продолжительность жизни хвои короче там, где интенсивнее загрязнение и меньше газоустойчивость особей.
_____________________________________________________________
Наиболее явный и широко описанный в научной литературе признак влияния загрязнений – некрозы. У ели сибирской они возникают по завершении роста хвои в виде пятнышек желто-бурого цвета, которые могут охватывать сразу большие участки поверхности хвоинок. Первоначально повреждается хвоя старших возрастов, но по мере приближения к источнику выбросов некрозы появляются на одно- и двухлетней хвое и даже на молодой хвое текущего года. В зоне загрязнения снижается прирост деревьев ели в высоту, ускоряется отмирание ветвей разных порядков на основной части кроны, нарушается распределение массы хвои по вертикали дерева вследствие постепенного обесхвоивания ветвей верхнего и среднего ярусов. Одновременно усиливается разрастание нижних ветвей, находящихся зимой под снегом и поэтому защищенных от зимнего загрязнения и иссушения. Еще более чувствительна к действию атмосферных газов пихта.
_____________________________________________________________
Таким образом, химическое загрязнение атмосферного воздуха, вызываемое сжиганием попутного газа на нефтяных месторождениях, оказывает различные прямые и косвенные негативные воздействия на функционирование древесной растительности. Прямое воздействие проявляется путем проникновения химических веществ в растения через дыхательные устьица на листовой поверхности или хвоинках, что может вызывать разнообразные биологические повреждения и нарушения функционирования. Косвенное воздействие атмосферного загрязнения проявляется путем выпадения загрязненных атмосферных осадков, вызывающих проникновение в растения загрязняющих химических веществ через их корневую систему. При этом наиболее опасными для природной среды являются кислые осадки, вызывающие закисление почвы и приводящие к угнетению функционирования деревьев и усыханию лесов в последующем.
Радиационное загрязнение
Общая характеристика
Радиационное загрязнение рассматривается как наиболее опасный вид физического загрязнения окружающей среды, связанный с воздействием на здоровье человека и другие виды организмов радиационного излучения. В развитых странах в настоящее время радиационное загрязнение окружающей среды представляет наибольшую опасность вследствие того, что один из основных источников этого вида загрязнения – ядерная энергетика – в последнее время развивается наиболее быстрыми темпами не только в промышленно развитых странах, но и во всем мире. По оценкам экспертов этот вид загрязнения среды в нашей стране и в других государствах СНГ находится на втором месте после химического загрязнения.
К радиационному загрязнению можно отнести два вида загрязнения окружающей среды:
1) собственно радиационное загрязнение, под которым понимается физическое загрязнение среды, связанное с действием изучаемых в физике альфа- и бета-частиц и гамма-излучений, возникающих в результате распада радиоактивных веществ,
2) загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами, т.е. по существу химическое загрязнение среды, связанное с превышением естественного уровня содержания (природного фона) радиоактивных веществ в окружающей среде.
Второй вид загрязнения среды проявляется в результате действия излучений, сопровождающих радиоактивный распад. Поэтому и контроль содержания радиоактивных веществ, и оценка их действия на живые организмы производится путем регистрации излучений. В связи с этим принято объединять эти два вида загрязнения и рассматривать их в качестве радиационного загрязнения окружающей среды.
Ниже приведены данные (табл.1) о величине периода полураспада некоторых радиоактивных элементов (радионуклидов), имеющих важное значение с точки зрения радиационной экологии:
Таблица 1
| Радионуклид | Период полураспада |
| Тритий | 12,4 года |
| Калий-42 | 12,4 часа |
| Калий-40 | 1,3 млрд. лет |
| Йод-131 | 8 суток |
| Стронций-90 | 27,7 года |
| Цезий-137 | 32 года |
| Рутений-106 | 1 год |
| Плутоний-239 | 24 тыс. лет |
Наиболее опасны стронций и цезий, которые трудно выводятся из организма. Обладая периодом полураспада, приблизительно равным средней продолжительности жизни человека, они остаются в зараженном организме практически всю жизнь, непрерывно облучая внутренние органы и создавая опасность онкологических заболеваний и генетических нарушений.
Рассмотрим данные о среднем риске радиационной опасности. Результаты сравнительной оценки индивидуального среднего риска фатального исхода в год по данным, относящимся ко всему населению США, показывают, что индивидуальный риск погибнуть в результате катастрофы, связанной с аварией ядерного реактора, крайне мала по сравнению с другими факторами техногенного риска. Ниже приведем упомянутые данные для США:
автомобильный транспорт- 3*10(-4),
воздушный транспорт - 9*10(-6),
железнодорожный транспорт - 4*10(-6),
ядерная энергетика - 2*10(-10).
Здесь средний риск – количественная оценка степени опасности гибели человека – определяется как отношение числа неблагоприятных последствий (т.е. смертельных исходов) к их возможному числу за определенный интервал времени. Оценки риска для ядерной энергетики проведены с расчетом на 100 американских ядерных реакторов. Сравнивая приведенные выше количественные оценки риска, можно сделать вывод, что ядерная энергетика (по данным США) создает риск опасности для жизни человека в миллион раз меньший, чем риск погибнуть в дорожно-транспортных происшествиях, и в 10 тысяч раз меньший, чем погибнуть в железнодорожных авариях. Принципы конструирования и строительства ядерных реакторов примерно одинаковы во всех странах, развивающих атомную энергетику, и уровень надежности и безопасности реакторов считается достаточным, чтобы риск для населения был минимальным.
Однако риск радиационной опасности для жизни человека не определяется только безопасностью ядерных реакторов, он зависит от степени радиационного загрязнения территорий, связанных с производством и испытанием ядерного оружия, с работой предприятий, занимающихся добычей, обогащением и переработкой ядерных материалов и т.п. Более того, риск радиационной опасности оценивается не только вероятностью фатальных исходов, но и вероятностью получения дозы облучения и последующих разнообразных заболеваний. В настоящее время в литературе оценки риска указанных факторов радиационной опасности не рассматриваются. Ясно, что в целом риск радиационной опасности значительно (и возможно, во много раз) больше, чем оцененный выше только по вероятности аварий в ядерной энергетике. Поэтому неудивительно, что интуитивно воспринимаемая обществом радиационная опасность сравнима с опасностью химического загрязнения среды. Проблемы воздействия радиационного загрязнения на живые организмы и их сообщества изучают радиобиология и радиационная экология, в становление которых большой вклад внесли Н.В. Тимофеев-Ресовский и другие российские ученые.