Техногенні емісії та впливи
У попередньому розділі розглянуто по суті дві великі категорії антропогенних впливів: а) зміна ландшафтів та цілісності природних комплексів; і б) вилучення природних ресурсів. Ця глава присвячена техногенному забруднення екосфери та довкілля людини. Техногенне забруднення середовища є найбільш очевидним та швидкодіючим негативним причинним зв'язком у системі екосфери: «економіка, виробництво, техніка, середовище». Воно зумовлює значну частину природоємності техносфери та призводить до деградації екологічних систем, глобальних кліматичних та геохімічних змін, до поразок людей. На запобігання забруднення природи та навколишнього середовища спрямовані основні зусилля прикладної екології.
Мал. 6.1. Класифікація техногенних забруднень довкілля
Класифікація техногенних впливів,обумовлених забрудненням середовища, включає такі основні категорії:
1. Матеріально-енергетичні характеристикивпливів: механічні, фізичні (теплові, електромагнітні, радіаційні, акустичні), хімічні, біологічні фактори та агенти та їх різні поєднання (рис. 6.1). У більшості випадків як такі агенти виступають емісії(Тобто випромінювання - викиди, стоки, випромінювання тощо) різних технічних джерел.
2. Кількісні характеристикивпливу: сила та ступінь небезпеки (інтенсивність факторів та ефектів, маси, концентрації, характеристики типу «доза – ефект», токсичність, допустимість за екологічними та санітарно-гігієнічними нормами); просторові масштаби, поширеність (локальні, регіональні, світові).
3. Тимчасові параметри та відмінності впливів за характером ефектів:короткочасні та тривалі, стійкі та нестійкі, прямі та опосередковані, що мають виражені або приховані слідові ефекти, оборотні та незворотні, актуальні та потенційні; пороговість ефектів.
4. Категорії об'єктів впливу:різні живі реципієнти (тобто здатні сприймати та реагувати) - люди, тварини, рослини; компоненти навколишнього середовища (серед поселень та приміщень, природні ландшафти, поверхня землі, ґрунт, водні об'єкти, атмосфера, навколоземний простір); вироби та споруди.
У межах кожної з цих категорій можливе певне ранжування екологічної значущості факторів, характеристик та об'єктів. Загалом за природою та масштабами актуальних впливів найбільш істотні хімічні забруднення,а найбільша потенційна загроза пов'язана з радіацією.Щодо об'єктів впливу, то на першому місці, звичайно ж, стоїть людина. Останнім часом особливу небезпеку становить як зростання забруднень, а й їх сумарний вплив, часто перевищує по кінцевому ефекту просте підсумовування наслідків.
З екологічної точки зору, всі продукти техносфери, які не залучаються до біотичного кругообігу, є забруднювачами. Навіть ті, які хімічно інертні, оскільки вони займають місце та стають баластом екотопів. Продукти виробництва також згодом стають забруднювачами, являючи собою відкладені відходи. У більш вузькому значенні матеріальними забруднювачами - полютантами(від латів. pollutio - марання) - вважають відходи та продукти, які можуть надавати більш менш специфічний негативний вплив на якість середовища або безпосередньо впливати на реципієнтів. Залежно від того, яке із середовищ - повітря, вода чи земля - забруднюється тими чи іншими речовинами, розрізняють відповідно аерополітанти, гідрополлютанти та тераполютанти.
Забруднення навколишнього середовища відноситься до ненавмисних, хоча і очевидних екологічних порушень, що легко усвідомлюються. Вони виступають на перший план не тільки тому, що багато з них значні, але й тому, що вони важко контролюються і загрожують непередбаченими ефектами. Деякі їх, наприклад, техногенна емісія СО 2 чи теплове забруднення, принципово неминучі, доки існує паливна енергетика.
Кількісна оцінка глобального забруднення.Масштаби відходів глобального антропогенного матеріального балансу охарактеризовані у попередньому розділі. Нагадаємо, що загальна маса відходів сучасного людства та продуктів техносфери становить майже 160 Гт/рік, у тому числі близько 10 Гт утворюють масу виробів, тобто. "відкладений відхід".
Таким чином, в середньому на одного жителя планети припадає близько 26 т усіх антропогенних емісій на рік. 150 Гт відходів розподіляються приблизно так: 45 Гт (30%) викидаються в атмосферу, 15 Гт (10%) - зливаються зі стоками у водойми, 90 Гт (60%) потрапляють на поверхню землі.
Зазначені обсяги емісії настільки великі, що навіть малі концентрації в них токсичних домішок можуть становити в сукупності величезну кількість. За різними експертними оцінками, загальна маса техногенних забруднювачів, що належать до різних класів небезпеки, становить від 1J5 до 1/8 Гт на рік. тобто. приблизно 250-300 кг кожного жителя Землі.Це і є мінімальна оцінкаГлобальне хімічне забруднення.
Хімізація техносферидосягла до теперішнього часу таких масштабів, які помітно впливають на геохімічний вигляд усієї екосфери. Загальна маса вироблених продуктів та хімічно активних відходів усієї хімічної промисловості світу (разом із супутніми виробництвами) перевищила 1,5 Гт/рік. Майже вся ця кількість може бути віднесена до забруднювачів. Але справа не тільки в загальній масі, а й у числі, різноманітності та токсичності безлічі вироблених речовин. У світовій хімічній номенклатурі значиться понад 107 хімічних сполук; щорічно їх кількість зростає на кілька тисяч. У помітних кількостях виробляється та пропонується на ринку понад 100 тисяч речовин, у масових масштабах виробляється близько 5 тисяч речовин. Однак переважна більшість вироблених і використовуваних речовин не оцінена з точки зору їх токсичності та екологічної небезпеки.
Джерела техногенної емісіїподіляються на організовані та неорганізовані, стаціонарні та рухливі. Організованіджерела обладнані спеціальними пристроями для спрямованого виведення емісії (труби, вентиляційні шахти, скидні канали та жолоби тощо);
емісії від неорганізованихджерел довільні. Джерела розрізняються також за геометричними характеристиками (точкові, лінійні, майданні) та за режимом роботи - безперервного, періодичного, залпового.
Процеси та технології.Джерелами переважної частини хімічного та теплового забруднення є термохімічні процеси в енергетиці -спалювання палива та пов'язані з ним термічні та хімічні процеси та витоку. Головні реакції, що визначають при цьому емісію вуглекислого газу, пари води та теплоти (Q):
Вугілля: С + О 2 ?® СО 2 та
Вуглеводні: З n Н m +(n + 0,25m) О 2 ?® nСО 2 + (0,5m)Н 2 О,
де Q = 102,2 (n + 0,25m) + 44,4 (0,5m) кДж/моль.
Попутні реакції, що визначають емісію інших забруднювачів, пов'язані з вмістом у паливі різних домішок, з термоокисленням азоту повітря вторинними реакціями,що відбуваються вже у навколишньому середовищі. Всі ці реакції супроводжують роботу теплових станцій, промислових печей, двигунів внутрішнього згоряння, газотурбінних та реактивних двигунів, процеси металургії, випалу мінеральної сировини. Найбільший внесок у енергетично залежне забруднення середовища роблять теплоенергетика і транспорт.
Мал. 6.2. Вплив теплоелектростанції на довкілля
1 – котел; 2 – труба; 3 – парова труба; 4 – електрогенератор;
5 – електропідстанція; 6 – конденсатор; 7 - водозабір для охолодження конденсатора; 8 – водне харчування котла; 9 - лінія електропередачі;
10 – споживачі електроенергії; 11 - водоймище
Загальна картина впливу теплоелектростанції (ТЕС) на довкілля показано на рис. 6.2. При спалюванні палива вся його маса перетворюється на тверді, рідкі та газоподібні відходи. Дані про викиди основних забруднювачів повітря під час роботи ТЕС наведено у табл. 6.1.
Таблиця 6.1
Питомі викиди в атмосферу під час роботи ТЕС потужністю 1000 МВт на різних видах палива, г/кВт * година
Розмах величин залежить від якості палива та типу топкових агрегатів. Електростанція потужністю 1000 МВт, що працює на вугіллі, за умови нейтралізації 80% діоксиду сірки щорічно викидає в атмосферу 36 млрд м 3 газів, що відходять, 5000 т SO 2 , 10000 т NO x 3000 т паралелевих частинок 3 . т золи та 5 млн м 3 стічних вод з вмістом домішок від 0,2 до 2 г/л. У середньому паливної теплоелектроенергетики на 1 т умовного палива викидається близько 150 кг забруднювачів. Загалом стаціонарними теплоенергетичними джерелами світу викидається за рік близько 700 млн. т забруднювачів різних класів небезпеки, у тому числі близько 400 млн. т. аерополітантів.
Число двигунів внутрішнього згоряння(ДВС) у світі перевищило 1 мільярд. Близько 670 млн. з них - двигуни автомобілів. Інша кількість відноситься до інших видів транспорту, сільгоспмашин, військової техніки, малої моторної техніки та стаціонарних ДВС. Понад 80% автопарку посідають легкові автомобілі. З 3,3 млрд т нафти, яка видобувається зараз у світі, майже 1,5 млрд т (45%) використовуються всіма видами транспорту, у тому числі 1,2 млрд т - легковими автомобілями.
Розглянемо обмін речовин «середнього» легкового автомобіля з карбюраторним двигуном при витраті пального у змішаному режимі руху 8 л (6 кг) на 100 км. При оптимальній роботі двигуна спалювання 1 кг бензину супроводжується споживанням 13,5 кг повітря та викидом 14,5 кг відпрацьованих речовин. Їх склад відбито у табл. 6.2. Відповідний викид дизельного двигуна дещо менший. Загалом у вихлопі сучасного автомобіля реєструється до 200 індивідуальних речовин. Загальна маса забруднювачів - в середньому близько 270 г на 1 кг бензину, що спалюється - дає в перерахунку на весь обсяг пального, споживаного легковими автомобілями світу, близько 340 млн т. Аналогічний розрахунок для всього автомобільного транспорту (плюс вантажні автомобілі, автобуси) збільшить цю цифру по щонайменше до 400 млн т. Слід також мати на увазі, що в реальній практиці експлуатації автотранспорту дуже значні розливи та витоку палива та масел, утворення металевого, гумового та асфальтного пилу, шкідливих аерозолів.
Таблиця 6.2
Склад відпрацьованих газів автомобіля, % за обсягом
Металургійні процесизасновані на відновленні металів із руд, де вони містяться переважно у вигляді оксидів або сульфідів, за допомогою термічних та електролітичних реакцій. Найбільш характерні сумарні (спрощені) реакції:
(залізо) Fe 2 O 3 + 3С + O 2 . ¾®2Fe + СО + 2СО 2;
(мідь) Cu 2 S + Про 2 ¾® 2Cu + SO 2 ;
(Алюміній, електроліз) Аl 2 O 3 + 2O ¾® 2А1 + СО + СО 2 .
Технологічний ланцюг в чорної металургіївключає виробництво котунів та агломератів, коксохімічне, доменне, сталеплавильне, прокатне, феросплавне, ливарне виробництва та інші допоміжні технології. Усі металургійні переділи супроводжуються інтенсивним забрудненням середовища (табл. 6.3). У коксохімічному виробництві додатково виділяються ароматичні вуглеводні, феноли, аміак, ціаніди та низку інших речовин. Чорна металургія споживає велику кількість води. Хоча промислові потреби на 80 - 90% задовольняються з допомогою систем оборотного водопостачання, забір свіжої води та скидання забруднених стоків досягають дуже великих обсягів, відповідно близько 25 - 30 м 3 і 10 - 15 м 3 на 1 т продукції повного циклу. Зі стоками у водні об'єкти надходять значні кількості завислих речовин, сульфатів, хлоридів, сполук важких металів.
Таблиця 6.3
Газові викиди (до очищення) основних переділів чорної металургії (без коксохімічного виробництва), кг/т відповідного продукту
* кг/м поверхні металу
Кольорова металургіянезважаючи на відносно менші матеріальні потоки виробництва, не поступається чорній металургії за сукупною токсичністю емісії. Крім великої кількості твердих і рідких відходів, що містять такі небезпечні забруднювачі, як свинець, ртуть, ванадій, мідь, хром, кадмій, талій та ін, викидається і багато аерополітантів. При металургійній переробці сульфідних руд та концентратів утворюється велика маса діоксиду сірки. Так, близько 95% всіх шкідливих газових викидів Норильського гірничо-металургійного комбінату посідає SO 2 , а ступінь його утилізації перевищує 8%.
Технології хімічної промисловості з усіма її галузями (базова неорганічна хімія, нафтогазохімія, лісохімія, оргсинтез, фармакологічна хімія, мікробіологічна промисловість та ін) містять безліч істотно незамкнених матеріальних циклів. Основними джерелами шкідливих емісій є процеси виробництва неорганічних кислот і лугів, синтетичного каучуку, мінеральних добрив, отрутохімікатів, пластмас, барвників, розчинників, миючих засобів, крекінг нафти. Список твердих, рідких та газоподібних відходів хімічної промисловості величезний і за масою забруднювачів, і з їхньої токсичності. У хімічному комплексі РФ щорічно утворюється понад 10 млн. т шкідливих промислових відходів.
Різні технології в обробних галузях промисловості, насамперед у машинобудуванні, включають велику кількість різноманітних термічних, хімічних та механічних процесів (ливарне, ковальсько-пресове, механообробне виробництва, зварювання та різання металів, складання, гальванічна, лакофарбова обробка та ін.). Вони дають великий обсяг шкідливих емісій, що забруднюють середовище. Помітний внесок у загальне забруднення середовища вносять також різні процеси, що супроводжують видобуток та збагачення мінеральної сировини та будівництво. Внесок різних галузей промислового виробництва, у забруднення середовища відбито на рис. 6.3.
Сільське господарство та побут людей за власними відходами - залишками та продуктами життєдіяльності рослин, тварин і людини - по суті не є джерелами забруднення середовища, оскільки ці продукти можуть включатись у біотичний кругообіг. Але, по-перше, для сучасних агротехнологій та комунального господарства характерне концентроване скидання більшої частини відходів, що призводить до значних локальних перевищень допустимих концентрацій органіки та таких явищ, як евтрофікація та зараження водойм. По-друге, що ще серйозніше, сільське господарство та побут людей є посередниками та учасниками розосередження та поширення значної частини промислових забруднень у вигляді розподілених потоків емісії, залишків нафтопродуктів, добрив, отрутохімікатів та різних вжитих виробів, сміття – від туалетного паперу до занедбаних міст.
Між усіма середовищами існує постійний обмін частиною забруднювачів: важка частина аерозолів, газодимових та пилових домішок з атмосфери випадає на земну поверхню та у водоймища, частина твердих відходів з поверхні землі змивається у водоймища або розсіюється повітряними потоками. Забруднення середовища впливає людини прямо чи через біологічне ланка (рис. 6.4). У техногенних потоках полютантів ключове місце займають транспортуючі середовища - повітря та вода.
Мал. 6.3. Відносний внесок галузей промисловості РФ у забруднення середовища, % (1996)
А – викиди забруднюючих речовин в атмосферу;
Б - скидання забруднених стічних вод
Мал. 6.4. Схема впливів забруднення середовища
Забруднення атмосфери
Склад, кількість та небезпека аерополітантів.З 52 Гт глобальних антропогенних викидів в атмосферу понад 90% посідає вуглекислий газ і пари води, які зазвичай не відносять до забруднювачів (про особливу роль викидів СО 2 йдеться нижче). Техногенні викиди у повітряне середовище налічують десятки тисяч індивідуальних речовин. Однак найбільш поширені, багатотоннажні забруднювачі порівняно нечисленні. Це різні тверді частинки (пил, дим, сажа), окис вуглецю (СО), діоксид сірки (SO 2), оксиди азоту (NO і NO 2), різні леткі вуглеводні (СН x), сполуки фосфору, сірководень (H 2 S ), аміак (NН 3), хлор (С1), фтористий водень (HF). Кількість перших п'яти груп речовин з цього переліку, що вимірюються десятками мільйонів тонн і викидаються в повітряне середовище всього світу і Росії, представлені в табл. 6.4. Разом з іншими речовинами, які не вказані в таблиці, загальна маса викидів від усіх організованих джерел, емісії яких можна виміряти, становить близько 800 млн т. У ці кількості не входять забруднення повітря при вітровій ерозії, лісових пожежах та вулканічних виверженнях. Сюди не входить також та частина шкідливих речовин, яка вловлюється за допомогою різних засобів очищення газів, що відходять.
Найбільша забрудненість атмосфери присвячена індустріальним регіонам. Близько 90% викидів припадає на 10% території суші і зосереджено в основному в Північній Америці, Європі та Східній Азії. Особливо сильно забруднюється повітряний басейн великих промислових міст, де техногенні потоки тепла та аерополітантів, особливо при несприятливих метеоумовах (високому атмосферному тиску та термоінверсіях), часто створюють пилові куполи та явища складу -токсичних сумішей туману, диму, вуглеводнів та шкідливих оксидів. Такі ситуації супроводжуються сильними перевищеннями ГДК багатьох аерополютантів.
Таблиця 6.4
Викиди в атмосферу п'яти головних забруднювачів у світі та в Росії (млн т)
За даними державного обліку, сумарні викиди забруднюючих речовин біля РФ за 1991-1996 гг. зменшились на 36,3%, що є наслідком падіння виробництва. Але темп зниження викидів менше темпу спаду виробництва, а розрахунку одиницю ВНП викиди у повітря зберігаються однією рівні.
Понад 200 міст Росії, населення яких становить 65 млн осіб, зазнають постійних перевищень ГДК токсичних речовин. Жителі 70 міст систематично стикаються з перевищеннями ГДК у 10 і більше разів. Серед них такі міста, як Москва, Санкт-Петербург, Самара, Єкатеринбург, Челябінськ, Новосибірськ, Омськ, Кемерово, Хабаровськ. У перерахованих містах основний внесок у загальний обсяг викидів шкідливих речовин посідає частку автотранспорту, наприклад, у Москві він становить - 88%, у Санкт-Петербурзі - 71%. За валовими викидами забруднюючих речовин, у атмосферу лідирує Уральський економічний район. Поряд з цим Росія загалом не є основним постачальником шкідливих викидів в атмосферу, оскільки потік аерополітантів у розрахунку на одного мешканця та на одиницю площі країни значно нижчий, ніж у США та країнах Західної Європи. Зате вони помітно вищі у розрахунку на одиницю ВНП. Це свідчить про високу ресурсоємність виробництва, застарілі технології та недостатнє застосування засобів очищення викидів. З 25 тисяч російських підприємств, що забруднюють атмосферу, лише 38% обладнано пилогазоочисними установками, з яких 20% не працюють або працюють неефективно. Це одна з причин підвищених емісій деяких малих по масі, але токсичних забруднювачів - вуглеводнів і важких металів.
Росія займає невигідне географічне положення стосовно транскордонного перенесення аерополютантів. У зв'язку з переважанням західних вітрів значну частку забруднення повітряного басейну Європейської території Росії (ЄТР) дає аерогенне перенесення із країн Західної та Центральної Європи та близького зарубіжжя. Близько 50% закордонних сполук сірки та оксидів азоту на ЄТР постачають Україна, Польща, ФРН та інші країни Європи.
Для інтегральної оцінки стану повітряного басейнузастосовують індекс сумарного забруднення атмосфери:
(6.1)
де q i – середня за рік концентрація у повітрі i-ro речовини;
A i - Коефіцієнт небезпеки i-ro речовини, зворотний ГДК цієї речовини: A i = 1/ГДК i ;
І - коефіцієнт, що залежить від класу небезпеки речовини: І дорівнює 1,5; 1,3; 1,0 та 0,85 відповідно для 1, 2, 3 та 4-го класів небезпеки (короткі відомості про ГДК та класи небезпеки основних забруднювачів повітря дано у додатку ПЗ).
I m є спрощеним показником і розраховується зазвичай для т = 5 - найбільш значних концентрацій речовин, що визначають сумарне забруднення повітря. У цю п'ятірку найчастіше потрапляють такі речовини, як бензопірен, формальдегід, фенол, аміак, діоксид азоту, сірковуглець, пил. Індекс I m змінюється від часток одиниці до 15-20 - надзвичайно небезпечних рівнів забруднення. У 1996 р. до списку міст із найбільшим рівнем забруднень атмосфери (I m > 14) увійшли 44 міста Росії.
Земна атмосфера має здатність самоочищення від забруднюючих речовин, завдяки фізико-хімічним і біологічним процесам, що відбуваються в ній. Однак потужність техногенних джерел забруднення зросла настільки, що в нижньому шарі тропосфери поряд з локальним підвищенням концентрації деяких газів та аерозолів відбуваються глобальні зміни. Людина вторгається в збалансований біотою кругообіг речовин, різко збільшивши викид шкідливих речовин в атмосферу, але не забезпечивши їх виведення. Концентрація низки антропогенних речовин у атмосфері (вуглекислий газ, метан, оксиди азоту та інших.) швидко зростає. Це свідчить про те, що асиміляційний потенціал біоти близький до вичерпання
Техногенні оксиди сірки та азоту в атмосфері. Кислотні опади.За рядом показників, в першу чергу за масою та поширеністю шкідливих ефектів, атмосферним забруднювачем номер один вважають діоксид сірки.Він утворюється при окисленні сірки, що міститься в паливі або у складі сульфідних руд. У зв'язку із збільшенням потужності високотемпературних процесів, переведенням багатьох ТЕС на газ та зростанням парку автомобілів зростають викиди оксидів азоту,що утворюються при окисненні атмосферного азоту. Надходження в атмосферу великих кількостей SO 2 та оксидів азоту призводить до помітного зниження рН атмосферних опадів. Це відбувається через вторинні реакції в атмосфері, що призводять до утворення сильних кислот - сірчаної та азотної. У цих реакціях беруть участь кисень і пари води, а також частинки техногенного пилу як каталізатори:
2SO 2 + О 2 + 2Н 2 О ¾® 2H 2 SO 4 ;
4NO 2 + 2Н 2 O + О 2 ¾®4HNO 3 .
У атмосфері виявляється ряд проміжних продуктів зазначених реакцій. Розчинення кислот у атмосферній волозі призводить до випадання "кислотних дощів".Показник рН опадів часом знижується на 2 - 2,5 одиниці, тобто. замість нормальних 5,6 – 5,7 до 3,2 – 3,7. p align="justify"> Слід нагадати, що рН - це негативний логарифм концентрації водневих іонів, і, отже, вода з рН = 3,7 у сто разів «кисліше» води з рН = 5,7. У промислових районах та в зонах атмосферного занесення оксидів сірки та азоту рН дощової води коливається від 3 до 5. Кислотні опади особливо небезпечні в районах з кислими ґрунтами та низькою буферністю природних вод. В Америці та Євразії це великі території на північ від 55 ° пн.ш. Техногенна кислота, крім прямої негативної дії на рослини, тварин і мікрофлору збільшує рухливість та вимивання ґрунтових катіонів, витісняє з карбонатів та органіки ґрунту вуглекислий газ, закисляє воду річок та озер. Це призводить до несприятливих змін у водних екосистемах. Природні комплекси Південної Канади та Північної Європи вже давно відчувають дію кислих опадів.
На великих просторах спостерігається деградація хвойних лісів, біднішає фауна водойм. У 70-х роках у річках та озерах Шотландії та Скандинавії почали гинути лосось та форель. Подібні явища відбуваються і в Росії, особливо на Північному Заході, на Уралі та в районі Норильська, де величезні площі тайги та лісотундри стали майже неживими через сірчисті викиди Норильського комбінату.
Порушення озонового шару.У 70-х роках з'явилися повідомлення про регіональні зниження вмісту озону у стратосфері. Особливо помітною стала сезонно пульсуюча озонова діранад Антарктидою площею понад 10 млн км2, де вміст О2 за 80-ті роки зменшився майже на 50%. Пізніше «блукаючі озонові дірки», щоправда, менші за розміром і не з таким значним зниженням, стали спостерігатися в зимовий час і в Північній півкулі, в зонах стійких антициклонів - над Гренландією, Північною Канадою та Якутією. Середня швидкість глобального зменшення у період із 1980 по 1995 р. оцінена 0,5-0,7% на рік.
Оскільки ослаблення озонового екрану надзвичайно небезпечне для всієї наземної біоти та здоров'я людей, ці дані привернули пильну увагу вчених, а потім і всього суспільства. Було висловлено низку гіпотез про причини порушення озонового шару. Більшість фахівців схиляється до думки про техногенне походженняозонових дірок. Найбільш обґрунтовано уявлення, згідно з яким головною причиною є потрапляння у верхні шари атмосфери техногенного хлору та фтору, а також інших атомів та радикалів, здатних надзвичайно активно приєднувати атомарний кисень, тим самим конкуруючи з реакцією.
О + О 2 ¾® О 3 .
Мал. 6.5. Світове виробництво хлорфторвуглеців
Занесення активних галогенів у верхні шари атмосфери опосередковане летючими хлорфторвуглецями(ХФУ) типу фреонів (змішані фторохлориди метану та етану, наприклад, фреон-12 - дихлордифторметан, CF 2 CI 2), які, будучи у звичайних умовах інертними та нетоксичними, під дією короткохвильових ультрафіолетових променів у стратосфері розпадаються. Вирвавшись «на волю», кожен атом хлору здатний зруйнувати чи завадити утворенню безлічі молекул озону. Хлорфторвуглеці мають ряд корисних властивостей, що зумовили широке їх застосування в холодильних установках, кондиціонерах, аерозольних балончиках, вогнегасниках і т.д. З 1950 р. обсяг світового виробництва
Мал. 6.6. Дані щодо глобального потепління:
А - відхилення від середнього значення температури приземного повітря у XX столітті та прогноз,
Б - глобальна тенденція середньої температури у другій половині сторіччя
ХФУ щорічно зростав на 7 - 10% (рис. 6.5) і в 80-х роках становив близько 1 млн т. У подальшому були прийняті міжнародні угоди, які зобов'язують країни-учасниці скоротити використання ХФУ. США ще 1978 р. запровадили заборону використання ХФУ-аерозолів. Але розширення інших сфер застосування ХФУ знову призвело до зростання їхнього світового виробництва. Перехід промисловості до нових озонозберігаючих технологій пов'язаний із великими фінансовими витратами. В останні десятиліття з'явилися й інші суто технічні шляхи занесення активних руйнівників озону в стратосферу: ядерні вибухи в атмосфері, викиди надзвукових літаків, запуски ракет і космічних кораблів багаторазового використання. Не виключено, однак, що частина ослаблення озонового екрану Землі, що спостерігається, пов'язана не з техногенними викидами, а з віковими коливаннями аерохімічних властивостей атмосфери і незалежними змінами клімату.
Парниковий ефект та зміни клімату.Техногенне забруднення атмосфери певною мірою пов'язане із змінами клімату. Йдеться не лише про цілком очевидну залежність мезоклімату промислових центрів та їх околиць від теплового, пилового та хімічного забруднення повітря, а й про глобальний клімат.
З кінця ХІХ ст. по сьогодні спостерігається тенденція підвищення середньої температури атмосфери (рис. 6.6); протягом останніх 50 років вона підвищилася приблизно на 0,7°С. Це аж ніяк, якщо врахувати, що при цьому валове збільшення внутрішньої енергії атмосфери дуже велике - близько 3000 ЕДж. Воно не пов'язане із збільшенням сонячної постійної та залежить тільки від властивостей самої атмосфери. Основним чинником є зменшення спектральної прозорості атмосфери для довгохвильового зворотного випромінювання від землі, тобто. посилення парниковий ефект.Парниковий ефект створюється збільшенням концентрації низки газів - СО 2 , СО, СН 4 , NO x , ХФУ та ін, названих парниковими газамиЗа даними, узагальненими останнім часом Міжнародною групою експертів із проблеми зміни клімату (МГЕІК), існує досить висока позитивна кореляція між концентрацією парникових газів та відхиленнями глобальної температури атмосфери. Нині значної частини емісії парникових газів має техногенне походження. Динаміка їх середніх концентрацій протягом останніх 200 років відбито на рис. 6.7.
Тенденції глобального потепліннянадається дуже велике значення. Питання про те, чи відбудеться воно чи ні, вже не стоїть. За оцінками експертів Всесвітньої метеорологічної служби, за існуючого рівня викидів парникових газів середня глобальна температура в наступному столітті підвищуватиметься зі швидкістю 0,25°С за 10 років. Її зростання до кінця XXI ст., за різними сценаріями, (залежно від вживання тих чи інших заходів) може становити від 1,5 до 4°С. У північних та середніх широтах потепління позначиться сильніше, ніж на екваторі. Здавалося б, таке підвищення температури не повинно викликати особливого занепокоєння. Більше того, можливе потепління в країнах з холодним кліматом, як, наприклад, Росія, мало не бажане. Насправді, наслідки зміни клімату можуть мати катастрофічний характер. Глобальне потепління спричинить суттєвий перерозподіл опадів на планеті. Рівень Світового океану за рахунок танення льодів може підвищитись до 2050 р. на 30 – 40 см, а до кінця століття – від 60 до 100 см. Це створить загрозу затоплення значних прибережних територій.
Мал. 6.7. Зміни концентрації парникових газів з початку промислової революції до теперішнього часу
CFC-11 - фреони, хлорфторвуглеці
На території Росії загальна тенденція зміни клімату характеризується слабким потеплінням, середньорічна температура повітря з 1891 по 1994 рр. підвищився на 0,56°С. За період інструментальних спостережень найтеплішими були останні 15 років, а максимально теплим виявився 1999 р. Останні три десятиліття помітна також тенденція до зменшення опадів. Одним із тривожних для Росії наслідків зміни клімату може стати деструкція мерзлих ґрунтів. Підвищення температури в зоні вічної мерзлоти на 2-3° призведе до зміни несучих властивостей ґрунтів, що поставить під загрозу різні споруди та комунікації. Крім того, запаси СО 2 і метану, що містяться у вічній мерзлоті, з відталих ґрунтів почнуть надходити в атмосферу, посилюючи парниковий ефект.
Поряд з подібними прогнозами існують і певні сумніви щодо техногенної обумовленості кліматичних змін. Вони засновані, зокрема, на тому, що зміна глобальної температури в промислову епоху все ж таки не виходить за межі діапазону природних вікових коливань температури в минулому, тоді як емісія парникових газів набагато перевершила природні зміни.
Вступ…………………………………………………………………………3
Забруднення водного басейну та контроль за станом гідросфери……5
Забруднення довкілля………………………………………...5
Наслідки забруднення………………………………………………...9
Етапи очищення…………………………………………………………...11
Заключение……………………………………………………………………..16
Список литературы…………………………………………………………….17
Вступ
Гідросфера - водна оболонка Землі, що представляє сукупність всіх типів водойм, включаючи підземні води. Вода - єдина природна рідина, що є на поверхні Землі у великій кількості 1386 млн. км 3 , причому вона знаходиться не тільки в гідросфері, але частково і в атмосфері (0,001%) та літосфері (1,72%).
Життя Землі переважно зобов'язана прісної воді (2,5% від кількості води). Роль води у всіх життєвих процесах є визначальною. Рослини містять 90 масових % води. Людське тіло на 2/3 складається з води, завдяки якій йде транспорт всіх речовин в організмі людини. Для життя людини небезпечна втрата 15% запасу води, що є в організмі. Кров на 80% складається з води. Основна причина природної смерті людини – зневоднення організму.
Усі втрати води в організмі людини відшкодовуються з питвом та їжею, за рік людина споживає близько 1 т води; переважна частина запасів прісної води важкодоступна, 80% її укладено в льодовикових покривах або перебуває в різній глибині земної кори (до 200 м). Найбільш цінна частина водних ресурсів (водооновлених) укладена у річках, що є джерелами водопостачання населення та промисловості, джерелами енергії, базою рибальства. Сонячна енергія приводить воду в постійний кругообіг, завдяки чому вода в річках обмінюється за 10-12 діб.
Однак антропогенний фактор вносить свої «поправки» як до режимів оновлення води, так і в постійну зміну якості води. Ці «поправки» зводяться до транспортування відходів, коли більшість використаної річкової води повертається як стічних вод.
Забруднення атмосфери, що набуло великомасштабного характеру, завдало шкоди річкам, озерам, водосховищам, ґрунтам. Забруднюючі речовини та продукти їх перетворень рано чи пізно з атмосфери потрапляють на поверхню Землі. Це і без того велике лихо значно посилюється тим, що і у водоймища, і на землю безпосередньо йде потік відходів. Величезні площі сільськогосподарських угідь піддаються дії різних пестицидів та добрив, зростають території звалищ. Промислові підприємства скидають стічні води у річки. Стоки з полів також надходять у річки та озера. Забруднюються і підземні води - найважливіший резервуар прісних вод. Забруднення прісних вод та земель бумерангом знову повертається до людини у продуктах харчування та питній воді.
Забруднення водного басейнута контроль за станом гідросфери
Забруднення ВОД - екологічний злочин, передбачений ст. 250 КК РФ. Об'єктивну сторону становлять забруднення, засмічення, виснаження поверхневих чи підземних вод, джерел питного водопостачання чи інше зміна їх природних властивостей, якщо це спричинило істотні шкоди тваринному чи рослинному світу, рибним запасам, лісовому чи сільському господарству. Залежно від тяжкості наслідків та інших обставин можна розглядати як адміністративне правопорушення.
Декілька підприємств "Норільського нікелю" порушують водне законодавство, викидаючи у воду шкідливі речовини. Такого висновку дійшли фахівці Росприроднагляду за підсумками перевірки Заполярної філії компанії. Зокрема, було виявлено, що у воду виливаються відходи виробництва з підвищеним вмістом заліза, нікелю, нафтопродуктів, свинцю, міді, хлоридів, нітратів, кальцію, магнію, фосфатів та цинку.
1. Забруднення навколишнього середовища
Привнесення нових, не характерних для неї фізичних, хімічних та біологічних агентів або перевищення їхнього природного рівня.
Будь-яке хімічне забруднення це поява хімічної речовини у непризначеному йому місці. Забруднення, що у процесі діяльності, є головним чинником його шкідливого на природне середовище. Хімічні забруднювачі можуть викликати гострі отруєння, хронічні хвороби, а також чинити канцерогенну та мутагенну дію. Наприклад, важкі метали здатні накопичуватися в рослинних та тваринних тканинах, надаючи токсичну дію. Джерелами забруднення довкілля є і побічні продукти целюлозно-паперової промисловості, відходи металургійної промисловості, вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння. Ці речовини дуже токсичні для людини і тварин навіть за низьких концентрацій і викликають ураження печінки, нирок, імунної системи.
Поряд із забрудненням навколишнього середовища новими для неї синтетичними речовинами, велику шкоду природі та здоров'ю людей може завдати втручання у природні круговороти речовин за рахунок активної виробничої та сільськогосподарської діяльності, а також утворення побутових відходів.
Перестає бути водою і морська вода: безліч узбереж омивається рідиною з зовсім іншим хімічним складом, ніж той, який мала морська вода кілька десятиліть тому. Симптоми деградації флори та фауни Світового океану помічені дослідниками на великій глибині навіть далеко від узбереж. Адже Світовий океан - колиска життя і "фабрика погоди" по всій Землі. Якщо й далі продовжувати забруднювати його, це незабаром призведе неможливості існування життя нашій планеті.
Вода - необхідна умова життя Землі. Забруднення водойм різними відходами ускладнює процеси самоочищення, що поряд з нестачею прісної води створюють загрозу здоров'ю людей.
Забруднення води може шкідливо впливати на здоров'я людей двома шляхами:
Забруднення вод проявляється у зміні фізичних та органолептичних властивостей (порушення прозорості, забарвлення, запахів, смаку), збільшенні вмісту сульфатів, хлоридів, нітратів, токсичних важких металів, скороченні розчиненого у воді кисню повітря, появі радіоактивних елементів, хвороботворних бактерій та інших загр. Росія має один з найвищих водних потенціалів у світі - кожного жителя Росії припадає понад 30000 м3/год води. Проте в даний час через забруднення або засмічення близько 70% річок та озер Росії втратили свої якості як джерела питного водопостачання, внаслідок чого близько половини населення споживає забруднену недоброякісну воду.
Природні водоймища не є природним середовищем проживання хвороботворних мікроорганізмів. На відміну від них побутові стічні води завжди містять різні мікроорганізми, частина яких може бути хвороботворною. Про потенційну небезпеку поширення з водою кишкових інфекцій судять за присутністю в ній так званих індикаторних мікроорганізмів, насамперед кишкової палички коли. За гігієнічними нормативами в питній воді допускається присутність в 1 л не більше 3 кишкових паличок. тифу, дизентерії та інших. Проте стійкість хвороботворних вірусів вища, ніж кишкової палички. Повну впевненість у знезараженні питної води нині може лише її кип'ятіння.
У водах, що містять фекальні маси, рослинні або тваринні залишки, що надходять з підприємств харчової промисловості, паперові волокна та залишки целюлози від целюлозно-паперової промисловості, процеси розкладання протікають практично однаково. Оскільки аеробні бактерії використовують кисень, першим результатом розпаду органічних залишків є зменшення вмісту кисню, розчиненого в водах, що приймають стоки. Воно змінюється в залежності від температури, а також певною мірою – від солоності та тиску. Прісна вода при 20° C та інтенсивній аерації в одному літрі містить 9,2 мг розчиненого кисню. З підвищенням температури води цей показник зменшується, а за її охолодження – збільшується.
У дрібних водотоках зі швидким перебігом, де вода інтенсивно перемішується, кисень, що надходить з атмосфери, компенсує виснаження його запасів, розчинених у воді. Одночасно вуглекислий газ, що утворюється при розкладанні речовин, що містяться в стічних водах, випаровується в атмосферу. Таким чином, скорочується термін несприятливого впливу процесів розкладання органіки. І навпаки, у водоймах зі слабким перебігом, де води перемішуються повільно та ізольовані від атмосфери, неминуче зменшення вмісту кисню та зростання концентрації вуглекислого газу спричиняють серйозні зміни. Коли вміст кисню зменшується до певного рівня, відбувається замор риби і починають гинути інші живі організми, що, у свою чергу, призводить до збільшення об'єму органіки, що розкладається.
Більшість риб гине через отруєння промисловими та сільськогосподарськими стоками, але багато хто – і від нестачі у воді кисню. Риби, як і всі живі істоти, поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ. Якщо кисню у воді мало, але висока концентрація вуглекислого газу, інтенсивність їхнього дихання знижується (відомо, що вода при високому вмісті вугільної кислоти, тобто розчиненого в ній вуглекислого газу, стає кислою).
2. Наслідки забруднення гідросфери.
Забруднення водних екосистем є величезною небезпекою для всіх живих організмів і, зокрема, для людини. Встановлено, що під впливом забруднюючих речовин у прісноводних екосистемах відзначається падіння їхньої стійкості внаслідок порушення харчової піраміди та ламання сигнальних зв'язків у біоценозі, мікробіологічного забруднення, евтрофування та інших вкрай несприятливих процесів. Вони знижують темпи зростання гідробіонтів, їхню плодючість, а в ряді випадків призводять до їхньої загибелі. Найбільш вивчений процес евтрофування водойм.
Евтрофізація- Збагачення водойми біогенами, що стимулює зростання фітопланктону. Від цього вода каламутніє, гинуть рослини, скорочується концентрація розчиненого кисню, задихаються живуть на глибині риби та молюски. Цей природний процес, характерний для всього геологічного минулого планети, зазвичай протікає дуже повільно і поступово, проте в останні десятиліття, у зв'язку з зростанням антропогенного впливу, швидкість його розвитку різко збільшилася.
Прискорена або так звана антропогенна евтрофізація пов'язана з надходженням у водойми значної кількості біогенних речовин - азоту, фосфору та інших елементів у вигляді добрив, миючих речовин, відходів тваринництва, атмосферних аерозолів і т. д. Руйнування Балтійського моря відбувається в результаті процесу евтрофізації (обога водойми біогенами, що стимулюють зростання фітопланктону). Ця форма забруднення й у водних просторів, у яких вода оновлюється повільно. Таким є практично закрите Балтійське море. Евтрофізація виникає тоді, коли море отримує дуже багато поживних речовин. Ці речовини, у разі фосфор і азот, що у природі, також є у добривах і продуктах побутової хімії. Водорості засвоюють їх і починають швидко розмножуватися. Один із наслідків цього "вибухового" розмноження, що все частіше спостерігається в літні місяці, - зникнення кисню з глибинних вод. Балтійське море має сумну репутацію найзабрудненішого моря на планеті. Судноплавство тут найінтенсивніше у світі, і деякі породи риби, які тут виловлюють, зокрема оселедець та сьомга, заборонені до експорту до країн Європейського союзу. Процеси антропогенної евтрофізації також охоплюють багато великих озер світу - Великі Американські озера, Балатон, Ладозьке, Женевське та інших., і навіть водосховища і річкові екосистеми, насамперед малі річки.
Крім надлишку біогенних речовин на прісноводні екосистеми згубний вплив надають і інші забруднюючі речовини: важкі метали (свинець, кадмій, нікель та ін.), феноли, СПАВ та ін. Так, наприклад, водні організми Байкалу, що пристосувалися в процесі тривалої еволюції хімічних сполук приток озера, виявилися нездатними до переробки чужих природним водам хімічних сполук (нафтопродуктів, важких металів, солей).
Швидкості надходження забруднюючих речовин Світовий океан останнім часом різко зросли. Щорічно в океан скидається до 300 млрд. м3 стічних вод, 90% яких не піддається попередньому очищенню.
Все більш гострого характеру набувають проблеми евтрофування та мікробіологічного забруднення прибережних зон океану. У зв'язку з цим важливе значення має визначення допустимого антропогенного тиску на морські екосистеми, вивчення їхньої асиміляційної ємності як інтегральної характеристики здатності біогеоценозу до динамічного накопичення та видалення забруднюючих речовин.
Найсерйозніша екологічна проблема - відновлення водності та чистоти малих річок (тобто річок довжиною не більше 100 км), найбільш уразливої ланки в річкових екосистемах. Саме вони виявилися найбільш сприйнятливими до антропогенного впливу. Непродумане господарське використання водних ресурсів та прилеглих земельних угідь викликало їхнє виснаження (а нерідко і зникнення), обмілення та забруднення. В даний час стан малих річок і озер, особливо в європейській частині Росії, внаслідок різко збільшеного антропогенного навантаження на них, катастрофічний. Стік малих річок знизився більш ніж наполовину, якість води є незадовільною. Багато хто з них повністю припинив своє існування.
Етапи очищення.
Санітарна каналізаційна система об'єднує всі стічні труби від розташованих у будинках раковин, ванн і т.д., як стовбур дерева об'єднує всі його гілки. З основи цього «ствола» витікає суміш всього, що потрапило в систему, - вихідні стічні води . Оскільки ми використовуємо величезний обсяг води видалення мізерних кількостей відходів чи просто ллємо її без особливої потреби, у первинних стоках кожну частину відходів припадає приблизно 1000 частин води, тобто. у них 99,9% води та 0,1% відходів. З додаванням зливових вод розведення значно збільшується. Але відходи чи забруднювачі первинних стоків мають значення. Їх поділяють на три категорії.
Сміття та пісок. Сміття– це ганчірки, пластикові пакети та інші предмети, що потрапляють у систему з туалетів або через зливи, якщо ті ще не відокремлені. До піскуумовно відносять і гравій; їх приносять в основному зливи.
Органічна речовина, або колоїди. Це як живі організми, так і нежива органіка екскрементів, харчових відходів та волокон тканин та паперу. Термін колоїдиозначає, що цей матеріал не осідає, а зазвичай залишається зваженим у воді.
Розчинені речовини.Це переважно біогени, такі як сполуки азоту, фосфору та калію з продуктів життєдіяльності, збагачені фосфатами з детергентів.
Щоб очищення було повним, водоочисні споруди повинні усунути всі названі категорії забруднювачів. Сміття та пісок видаляються на етапі передочистки.
Поєднання первинноїі вторинного очищеннядозволяє позбутися колоїдного матеріалу. Розчинені біогени усуваються за допомогою доочищення.
Необхідно також мати на увазі, що обробка стоків у кожному конкретному випадку не обов'язково повинна включати всі чотири етапи. Найчастіше вони доповнюють одне одного залежно від обставин. Отже, в деяких місцях у водойми все ще скидають просто вихідні стоки, в інших - здійснюють тільки їх первинне очищення, подекуди проводять вторинну, і лише кілька міст здійснює доочищення водостоків.
Передочистка.Від сміття позбавляються, пропускаючи вихідні стоки через стрижневі грати, тобто. ряду стрижнів, розташованих на відстані близько 2,5 см. один від одного. Потім сміття механічно збирають з ґрат і відправляють у спеціальну піч для спалювання. Очищена від сміття вода потрапляє в ємність, що нагадує басейн, де рух води сповільнюється настільки, що пісок осідає; потім він механічно витягується звідти і вивозиться на звалище.
Первинне очищення.Після передочищення вода проходить первинне очищення – повільно пропускається через великі баки, які називаються первинними відстійниками. Тут вона протягом кількох годин залишається майже нерухомою. Це дозволяє найважчим часткам органічної речовини, що становлять 30-50% її загальної кількості, осісти на дно, звідки їх збирають. У той же час жирні та маслянисті речовини спливають до поверхні, і їх знімають як вершки. Весь цей матеріал називається мул-сирець. Вода, що залишає первинні відстійники, все ще містить 50-70% органічних колоїдів, що не осіли, і майже всі розчинені біогени. Вторинна очистка передбачає усунення органічної речовини, що залишилася, але не розчинених поживних елементів.
Вторинна очистка. Цю очищення називають також біологічної, тому що в ній беруть участь живі природні редуценти та детритофаги, що споживають органічну речовину і в процесі дихання перетворюють його на воду та вуглекислий газ. Зазвичай застосовуються два типи систем: крапельні біофільтри та активний мул. У системах з крапельним біофільтромвода розбризкується і стікає струмками по шару каміння завбільшки з кулак, товщина якого 2-3 м. Організми, випадково змиті з біофільтрів, пізніше усуваються з води, коли вона потрапляє у вторинні відстійники-ємності, аналогічні первинним відстійникам. З матеріалом, що відстоявся в них, надходять, як і з мулом-сирцем. Пройшовши первинне очищення та крапельні біофільтри, стічні води втрачають 85-90% органічної речовини. Все більшого поширення набуває ще один метод вторинного очищення - система активного мулу.У цьому випадку вода після первинного очищення надходить до резервуару, де могли б розміститися кілька припаркованих один за одним трейлерів. Суміш детритофагів, яка називається активним мулом, додається у воду, коли та надходить у резервуар. У міру руху створюється багате киснем середовище, ідеальне для розвитку цих організмів. У ході їхнього харчування кількість органічної речовини, включаючи патогенні мікроорганізми, зменшується. Залишаючи аераційний резервуар, вода містить безліч детритофагів, тому її направляють у вторинні відстійники. Так як організми зазвичай збираються в шматочках детриту, осадити їх відносно нескладно; осад являє собою той самий активний мул, який знову закачують в аераційний резервуар Вода очищається органічної речовини на 90-95%. До двох останніх десятиліть не відчувалося гострої необхідності здійснювати додаткове очищення води після вторинної. Воду після неї просто дезінфікували хлоркою та скидали у природні водойми. Така ситуація переважає і зараз. Однак у міру загострення проблеми евтрофізації все більше міст запроваджують ще один етап. доочищення, що усуває біогени.
Доочищення.Після вторинного очищення вода надходить на доочищення, що усуває один або більше біогенів. І тому існує безліч способів. На 100% воду можна очистити дистиляцією чи мікрофільтруванням. Очищення такої кількості води названими методами занадто марнотратне, тому в даний час розробляються і впроваджуються доступніші способи. Наприклад, фосфати можна усунути, додавши у воду вапно (іони кальцію). Кальцій входить у хімічну реакцію з фосфатом, утворюючи у своїй нерозчинний фосфат кальцію, який можна видалити фільтруванням. Якщо надлишок фосфату – основна причина евтрофізації, цього досить. При відповідному доочищенні можна домогтися того, що зрештою вийде вода, придатна для пиття.
Дезінфекція.Якому б ретельному очищенню не піддавалися стічні води, зазвичай їх все одно дезінфікують хлоруванням перед скиданням у природні водоймища, щоб знищити патогенні організми, які могли вижити. Використання для цього газоподібного хлору (Cl2) спричиняє певні екологічні проблеми, що потребують обговорення. Існують безпечніші дезінфікуючі засоби, наприклад озон (O3). Він надзвичайно згубний для мікроорганізмів і, впливаючи на них, розпадається на газоподібний кисень, що покращує якість води. Однак озон не тільки токсичний, а й вибухонебезпечний. Пропонується також впливати на воду ультрафіолетовим або іншим випромінюванням, що вбиває мікроорганізми, але не надає ніякого побічного явища.
Висновок.
Кругообіг води, цей довгий шлях її руху, складається з кількох стадій: випаровування, утворення хмар, випадання дощу, стоку в струмки та річки та знову випаровування. На всьому своєму шляху вода сама здатна очищатися від забруднень, що потрапляють до неї.
Теоретично водні ресурси невичерпні, тому що при раціональному використанні вони безперервно відновлюються в процесі кругообігу води в природі. Ще в недалекому минулому вважалося, що води на Землі так багато, що, крім окремих посушливих районів, людям не треба турбуватися про те, що її може не вистачити. Однак споживання води зростає такими темпами, що людство все частіше стикається з проблемою, як забезпечити майбутні потреби в ній. У багатьох країнах та регіонах світу вже сьогодні відчувається нестача водних ресурсів, що посилюється з кожним роком.
Проблема забруднення вод суші (річок, озер, водосховищ, підземних вод) тісно пов'язана з проблемою забезпеченості прісною водою, тому спостереженням та контролю за рівнем забруднення водних об'єктів приділяється особлива увага. Економічне регулювання раціонального використання та охорони вод включає: планування та фінансування заходів щодо раціонального використання та охорони вод; встановлення лімітів водокористування; встановлення нормативів плати за водокористування та водоспоживання; встановлення нормативів плати за скидання забруднюючих речовин у водні об'єкти; надання податкових, кредитних та інших пільг при використанні маловідходних та безвідходних технологій, проведенні інших заходів, коли вони дають значний ефект у галузі раціонального використання та охорони вод; покриття збитків, завданих водним об'єктам та здоров'ю людей через порушення вимог водного законодавства.
Література
Ю.В.Новіков, Екологія, навколишнє середовище та людина. 2000р. с.320
О.М.Павлов, В.М.Кириллов, Безпека життєдіяльності та перспективи екологічного розвитку, 2002 р. с.352
Екологія. В.І.Коробкін, Л.В.передільський, 2003р. с.576
Інженерна екологія та екологічний менеджмент / за ред. Н.І.Іванова та І.М.Фадіна, Москва 2001. с.528
1. Забруднення довкілля.
2. Промислові відходи.
3. Хімізація ґрунтів.
4. Комунально-побутові відходи.
1 Забруднення навколишнього середовища
Важливим і небажаним наслідком техногенезу є загрожування навколишнього середовища. Катастрофічні екологічні ситуації, пов'язані із забрудненням довкілля, характерні багатьох країн, зокрема й нашої країни. Роль геохімії довкілля у вирішенні цих питань дуже велика.
З геохімічних позиційзміна хімічних властивостей середовища, що не пов'язане з природними процесами, є забрудненням. З медико-біологічної точки зорупід забрудненням мають на увазі появу або кількісна зміна в навколишньому середовищі тих чи інших її властивостей: фізичних (шум, радіація, електромагнітні поля, вібрація) або хімічних (забруднюючі речовини), рівень прояву яких може мати несприятливий вплив на умови життя. При такому розумінні забруднення може виникнути не тільки антропогенним способом, а й у зв'язку з природними природними причинами (запилені бурі, виверження вулканів, родовища корисних копалин тощо). Під джерелом забруднення може бути як вид людської діяльності (електротехнічне виробництво, поливне овочівництво), і конкретні об'єкти діяльності (завод, звалище, транспорт) чи матеріальні носії забруднюючих речовин (відходи виробництва, мінеральні добрива).
Яскравим прикладом забруднення довкілля є т.зв. "кислотні дощі".Вони пов'язані з роботою сірчано-кислотних суперфосфатних, медепавільних заводів, котелень ГРЕС, ТЕЦ, побутових топок, які викидають у повітря багато SO2, а також з викидами вулканів. Діоксид сірки, окислюючись і розчиняючись в атмосферних осадах, дає сірчану кислоту. "Кислі дощі" збільшують кількість легеневих захворювань, ускладнюють землеробство, руйнують пам'ятки архітектури. Принесення вітрами до Скандинавії SO 2 з Англії та ФРН призвело до вимирання лососів (риба зникала в тих водоймах, рН яких знизився до 4). У канадській провінції Онтаріо через кислі дощі, що надходять із США, стали неживими понад 148 озер. Вважають, що в середньому близько 30% SO 4 2-атмосферних опадів має техногенне походження (в помірній зоні Північної півкулі до 50%). Кислі дощі характерні і окремих регіонів Росії.
Техногенні процеси можна систематизувати за різними показниками: режимами (постійні, періодичні, катастрофічні), модулями навантаження на середовище, обсягами викидів, джерелами забруднення, хімічним складом викидів, стоків тощо.
Головними джерелами забруднення є не утилізовані промислові та комунально-побутові відходи, що містять токсичні хімічні елементи. Особливістю міст є накладання полів забруднення різних виробництв та видів господарської діяльності та формування поліелементних техногенних геохімічних аномалій у повітрі, сніговому, ґрунтовому та рослинному покривах, поверхневих та ґрунтових водах.
Техногенні відходи поділяються на навмисно збирані та депоновані відходи (рідкі та тверді), стоки (що надходять у навколишнє середовище у вигляді рідких потоків, що містять тверді зважені частинки) і викиди (розсіювання в атмосфері забруднюючих речовин у твердій, рідкій, рідкій).
Навмисно збираються та депонуються відходи (рідкі та тверді) являють собою ту частину відходів людської діяльності, яка збирається з метою поховання на звалищах та депонування на полігонах – накопичувачах для подальшої утилізації. Досить часто загальне поняття «відходи» відносять саме до відходів, що складуються.
Стоки - Частина рідких відходів, які розсіюються в навколишньому середовищі. Вони зазвичай складаються з дисперсного середовища (рідкої фази розчину) та дисперсної фази (зважені речовини). Дуже часто найбільше забруднення пов'язане саме з дисперсною фазою.
Викиди - Частина відходів, що розсіюється в атмосфері. Викиди зазвичай двофазні і складаються з повітряно-газової суміші та твердих частинок (повітряної суспензії, пилу, аерозолів).
При моніторингу техногенні відходи поділяються на організовані- що надходять у навколишнє середовище через спеціальні пристрої (труби, смолоскипи, очисні споруди, шлаконакопичувачі, відвали), що піддаються контролю та неорганізовані(Виток і викиди забруднюючих речовин у системах трубопроводів, каналізації, при аваріях, перевезенні відходів і т.д.), постійний контроль яких утруднений.
Важливою частиною геохімічного забруднення довкілля є виявлення та кількісна оцінка джерел забруднення. Великі роботи з геохімічного аналізу джерел забруднення, особливо концентрації у відходах мікроелементів, виконані Ю.Є. Саєтом із співробітниками.
Забруднення довкілля є , яку регулярно обговорюють у новинах та наукових колах. Створено велику кількість міжнародних організацій, спрямованих на боротьбу з погіршенням природних умов. Вчені давно б'ють на сполох про неминучість найближчим часом.
На даний момент про забруднення навколишнього середовища відомо багато – написано велику кількість наукових праць та книг, проведено численні дослідження. Але у вирішенні проблеми людство просунулося зовсім небагато. Забруднення природи, як і раніше, залишається важливим і актуальним питанням, відкладення якого в довгу скриньку може обернутися трагічно.
Історія забруднення біосфери
У зв'язку з інтенсивною індустріалізацією суспільства забруднення довкілля особливо загострилося останні десятиліття. Однак, незважаючи на цей факт, природне забруднення є однією з найдавніших проблем історії людства. Ще в епоху первісного життя люди почали варварськи знищувати ліси, винищувати тварин і змінювати ландшафт землі для розширення території проживання та отримання цінних ресурсів.
Вже тоді це призводило до зміни клімату та інших екологічних проблем. Зростання населення планети і прогрес цивілізацій супроводжувався посиленим видобутком з корисними копалинами, осушенням водойм, і навіть хімічним забрудненням біосфери. Промислова революція ознаменувала як нову епоху у суспільному укладі, а й нову хвилю забруднення.
З розвитком науки та техніки вчені отримали інструменти, за допомогою яких став можливим точний та детальний аналіз екологічного стану планети. Метеозведення, контроль хімічного складу повітря, води і грунту, супутникові дані, а також труби, що повсюдно димять, і нафтові плями на воді говорять про те, що проблема стрімко погіршується з розширенням техносфери. Недарма появу людини називають головною екологічною катастрофою.
Класифікація забруднень природи
Існує кілька класифікацій забруднень природи, заснованих на їхньому джерелі, спрямованості, інших факторах.
Отже, виділяють такі види забруднення довкілля:
- Біологічне - джерелом забруднення є живі організми, воно може відбуватися з природних причин або внаслідок антропогенної діяльності.
- Фізичне – призводить до зміни відповідних характеристик довкілля. До фізичного забруднення відносять теплове, радіаційне, шумове та інші.
- Хімічне – збільшення вмісту речовин чи його проникнення довкілля. Спричиняє зміну нормального хімічного складу ресурсів.
- Механічне – забруднення біосфери сміттям.
Насправді один вид забруднення може супроводжуватися іншим або кількома одночасно.
Газоподібна оболонка планети є невід'ємним учасником природних процесів, визначає теплове тло і клімат Землі, захищає від згубної космічної радіації, впливає на рельєфоутворення.
Склад атмосфери змінювався протягом усього історичного розвитку планети. Ситуація, що склалася, така, що частина обсягу газової оболонки визначається господарською активністю людини. Склад повітря неоднорідний і відрізняється залежно від географічного розташування – в індустріальних районах та великих містах високий рівень шкідливих домішок.
- хімічні фабрики;
- підприємства паливно-енергетичного комплексу;
- транспорт.
Ці забруднювачі є причиною вмісту важких металів у атмосфері, таких як свинець, ртуть, хром, мідь. Вони – постійні компоненти повітря у промислових зонах.
Сучасні електростанції щодня викидають в атмосферу сотні тонн вуглекислого газу, а також сажу, пил та золу.
Збільшення кількості автомобілів у населених пунктах призвело до підвищення концентрації цілого ряду шкідливих газів у повітрі, що входять до складу машинного вихлопу. Через антидетонаційні присадки, що додаються до транспортного палива, відбувається викид великих кількостей свинцю. Автомобілі виробляють пил та золу, які забруднюють не лише повітря, а й ґрунт, осідаючи на землі.
Атмосферу також забруднюють токсичні гази, які викидаються підприємствами хімічної промисловості. Відходи хімзаводів, наприклад, оксиди азоту та сірки, є причиною та здатні вступати в реакції з компонентами біосфери з утворенням інших небезпечних похідних.
Внаслідок людської діяльності регулярно відбуваються лісові пожежі, під час яких відбувається викид колосальних кількостей діоксиду вуглецю.
Ґрунт – це тонкий шар літосфери, що утворився в результаті природних факторів, в якому протікає більшість процесів обміну між живими та неживими системами.
Через видобуток природних копалин, гірничопромислових робіт, спорудження будівель, доріг та аеродромів знищуються масштабні площі ґрунтів.
Нераціональна господарська діяльність людини спричинила деградацію родючого шару землі. Змінюється його природний хімічний склад, відбувається механічне забруднення. Інтенсивний розвиток сільського господарства призводить до суттєвих втрат земель. Часте орання робить їх уразливими перед затопленнями, засоленнями та вітрами, що є причиною ерозії ґрунту.
Рясне застосування добрив, інсектицидів та хімічних отрут для знищення шкідників та очищення від бур'янів призводить до потрапляння в ґрунт неприродних для неї токсичних сполук. Внаслідок антропогенної діяльності відбувається хімічне забруднення земель важкими металами та їх похідними. Основним шкідливим елементом є свинець, і навіть його сполуки. Під час переробки свинцевих руд викидається близько 30 кілограмів металу з кожної тонни. Автомобільний вихлоп, що містить велику кількість даного металу, осідає в грунті, отруюючи організми, що живуть у ньому. Зливи рідких відходів із рудників заражають землю цинком, міддю та іншими металами.
Електростанції, радіоактивні опади від ядерних вибухів, науково-дослідні центри з вивчення атомної енергії є причиною влучення в ґрунт радіоактивних ізотопів, які потім надходять до організму людини з продуктами харчування.
Сконцентровані у надрах землі запаси металів розсіюються, як наслідок виробничої активності людини. Потім вони концентруються у верхньому шарі ґрунту. У давнину людина використовувала 18 елементів, що перебувають у земній корі, а сьогодні – всі відомі.
На сьогоднішній день водна оболонка землі забруднена набагато більше, ніж можна уявити. Нафтові плями та плаваючі на поверхні пляшки – це лише те, що можна побачити. Значна частина забруднювачів перебуває у розчиненому стані.
Псування води може відбуватися природним чином. В результаті селів та паводків з материкового ґрунту вимивається магній, який потрапляє у водоймища та завдає шкоди рибам. В результаті хімічних перетворень на прісні води проникає алюміній. Але природне забруднення становить дуже малу частку в порівнянні з антропогенним. З вини людини у воду потрапляють:
- поверхнево-активні сполуки;
- пестициди;
- фосфати, нітрати та інші солі;
- ліки;
- нафтопродукти;
- радіоактивні ізотопи.
Джерелами цих забруднювачів є фермерські господарства, рибний промисел, нафтові платформи, електростанції, підприємства хімічної промисловості, каналізаційні стоки.
Кислотні дощі, які є результатом людської діяльності, розчиняючи грунт, вимивають важкі метали.
Крім хімічного, існує фізичне, а саме – теплове. Найбільше води застосовується у виробництві електроенергії. Теплові станції використовують її для охолодження турбін, а відпрацьована нагріта рідина зливається у водоймища.
Механічне погіршення якості води побутовими відходами в населених пунктах призводить до скорочення місць проживання живих істот. Деякі види гинуть.
Забруднена вода – основна причина більшості хвороб. Внаслідок отруєння рідини гине безліч живих істот, страждає екосистема океану, порушується нормальний перебіг природних процесів. Забруднювачі в кінцевому рахунку потрапляють до організму людини.
Боротьба із забрудненням
Щоб уникнути екологічної катастрофи, боротьба з фізичним забрудненням має бути першорядним завданням. Проблема має вирішуватися на міжнародному рівні, тому що природа не має державних кордонів. Для запобігання забруднення необхідно вводити санкції підприємствам, які викидають відходи в навколишнє середовище, накладати великі штрафи за розміщення сміття в недозволеному місці. Стимуляцію дотримання норм екологічної безпеки також можна здійснити фінансовими методами. Такий підхід довів свою ефективність у деяких країнах.
Перспективним напрямом боротьби з забрудненням є застосування альтернативних джерел енергії. Використання сонячних батарей, водневого палива та інших технологій збереження дозволить зменшити викид токсичних сполук в атмосферу.
До інших методів боротьби із забрудненням можна віднести:
- будівництво очисних споруд;
- створення національних парків та заповідників;
- збільшення кількості зелених насаджень;
- контроль чисельності населення країнах третього світу;
- привернення уваги громадськості до проблеми.
Забруднення навколишнього середовища є масштабною світовою проблемою, вирішити яку можливо лише за активної участі кожного, хто називає планету Земля своїм будинком, інакше екологічна катастрофа буде неминуча.