Загрязняющие вещества и их влияние на окружающую среду

Отходы производства. Серьезнейшей экологической проблемой стали отходы промышленного и сельскохозяйственного производств. Вы уже знаете, какой вред они наносят окружающей среде. В настоящее время делаются попытки уменьшить количество отходов, загрязняющих окружающую среду. С этой целью разрабатываются и устанавливаются сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящие очистные сооружения и отстойники. Но практика показывает, что они хоть и снижают опасность загрязнения, все-таки не решают проблему. Известно, что даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные минеральные вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Воды такого качества могут стать пригодными для потребления только после многократного разбавления чистой водой.

Подсчеты показывают, что на все виды водопользования тратится 2200 куб. км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 год показывают, что если даже очистка охватит все сточные воды, все равно на их разбавление потребуется 30-35 тыс. км3 пресной воды. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию. А ведь во многих районах такие ресурсы уже находятся в остром дефиците.

Очевидно, решение проблемы возможно при разработке и внедрении в производство совершенно новых, замкнутых, безотходных технологий. При их применении вода не будет сбрасываться, а будет многократно использоваться в замкнутом цикле. Все побочные продукты будут не выбрасываться в виде отходов, а подвергаться глубокой переработке. Это создаст условия для получения дополнительной нужной человеку продукции и обезопасит окружающую среду.

Сельское хозяйство. В сельскохозяйственном производстве важно строго соблюдать правила агротехники и следить за нормами внесения удобрений. Так как химические средства борьбы с вредителями и сорняками приводят к существенным нарушениям экологического равновесия, ведутся поиски путей преодоления этого кризиса в нескольких направлениях.

Ведутся работы по выведению сортов растений, устойчивых к сельскохозяйственным вредителям и болезням: создаются бактериальные и вирусные препараты избирательного действия, поражающие, например, только насекомых -вредителей. Разрабатываются высокоизбирательные препараты из числа гормонов, антигормонов и других веществ, способных действовать на биохимические системы определенных видов насекомых и не оказывать ощутимого действия на другие виды насекомых или иные организмы.

Производство энергии. Очень сложные экологические проблемы связаны с получением энергии на теплоэлектроэнергетических предприятиях. Потребность в энергии - одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятельности современного сложно организованного человеческого общества, но и для простого физического существования каждого человеческого организма.

Гидроэлектростанции на первый взгляд являются экологически чистыми предприятиями, не наносящими вреда природе. Так считали многие десятилетия. В нашей стране построили много крупнейших ГЭС на великих реках. Теперь стало ясно, что этим строительством нанесен большой урон и природе, и людям.

Прежде всего строительство плотин на больших равнинных реках приводит к затоплению огромных территорий под водохранилища. Это связано с переселением большого числа людей и потерей пастбищных угодий. Во-вторых, перегораживая реку, плотина создает непреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в верховья рек. В-третьих, вода в хранилищах застаивается, ее проточность замедляется, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки. В-четвертых, местное повышение воды влияет на грунтовые воды, приводит к подтоплению, заболачиванию, к эрозии берегов и оползням.

Этот список отрицательных последствий строительства ГЭС на равнинных реках можно продолжить. Крупные высотные плотины на горных реках также представляют собой источники опасности, особенно в районах с высокой сейсмичностью. В мировой практике известно несколько случаев, когда прорыв таких плотин привел к огромным разрушениям и гибели сотен и тысяч людей.

С экологической точки зрения АЭС являются наиболее чистыми среди других ныне действующих энергетических комплексов. Опасность радиоактивных отходов полностью осознается, поэтому и конструкция, и эксплуатационные нормы атомных электростанций предусматривают надежную изоляцию от окружающей среды большинства всех получающихся радиоактивных отходов. Хотя АЭС экологически более чистые, чем просто электростанции, они таят в себе большую потенциальную опасность в случае серьезных аварий реактора. В этом мы убедились на примере Чернобыльской катастрофы. Таким образом, энергетика ставит, казалось бы, неразрешимые экологические проблемы. Поиски решения проблемы ведутся в нескольких направлениях.

Ученые разрабатывают новые безопасные реакторы для атомных станций. Второе направление связано с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Это прежде всего энергия Солнца и ветра, тепло земных недр, тепловая и механическая энергия океана. Во многих странах, в том числе и у нас, уже созданы не только опытные, но и промышленные установки на этих источниках энергии. Они еще сравнительно маломощные. Но многие ученые считают, что за ними большое будущее.

4.2 Влияние загрязнений на здоровье человека

Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредного космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.

Современный газовый состав атмосферы - результат длительного, многовекового исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов - азота (78,09%) и кислорода (20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, животного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар (11, с. 117).

Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.

В связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов. Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью. Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.

В последние 10 - 15 лет большое внимание уделяется исследованию тех эффектов, которые могут возникнуть в связи с полетами сверхзвуковых самолетов и космических кораблей. Эти полеты сопровождаются загрязнением стратосферы оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые самолеты), а также частицами оксида алюминия (транспортные космические корабли). Поскольку эти загрязняющие вещества разрушают озон, то первоначально создалось мнение (подкрепленное соответствующими модельными расчетами), что планируемый рост числа полетов сверхзвуковых самолетов и транспортных космических кораблей приведет к существенному уменьшению содержания озона со всеми последующими губительными воздействиями ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли (1, с. 56).

К числу вредных для человека загрязнений атмосферы относятся шумы. Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности, спектрального состава и продолжительности воздействия. Шумы со сплошными спектрами менее раздражительны, чем шумы узкого интервала частот. Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000 - 5000 Гц.

Работа в условиях повышенного шума на первых порах вызывает быструю утомляемость, обостряет слух на высоких частотах. Затем человек как бы привыкает к шуму, чувствительность к высоким частотам резко падает, начинается ухудшение слуха, которое постепенно развивается в тугоухость и глухоту. При интенсивности шума 140 - 145 децибел возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, а также в костях черепа и зубах; если интенсивность превышает 140 Дб, то начинает вибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног, появляются боль в ушах и голове, крайняя усталость и раздражительность; при уровне шума свыше 160 Дб может произойти разрыв барабанных перепонок (1, с. 89 - 93).

Шум губительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную нервную систему человека, работу сердца, служит причиной многих других заболеваний. Одним из наиболее мощных источников шума являются вертолеты и самолеты особенно сверхзвуковые.

Шумы, создаваемые самолетами, вызывают ухудшение слуха и другие болезненные явления у работников наземных служб аэропорта, а также у жителей населенных пунктов, над которыми пролетают самолеты. Отрицательное воздействие на людей зависит не только от уровня максимального шума, создаваемого самолетом при полете, но и от продолжительности действия, общего числа пролетов за сутки и фонового уровня шумов. На интенсивность шума и площадь распространения существенное влияние оказывают метеорологические условия: скорость ветра, распределение ее и температуры воздуха по высоте, облака и осадки.

Особенно острый характер проблема шума приобрела в связи с эксплуатацией сверхзвуковых самолетов. С ними связаны шумы, звуковой удар и вибрация жилищ вблизи аэропортов. Современные сверхзвуковые самолеты порождают шумы, интенсивность которых значительно превышает предельно допустимые нормы.

Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0,01 - 0,1мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них (15, с. 63).

Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:

а) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;

б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;

в) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

В некоторых случаях воздействие одни из загрязняющих веществ в комбинации с другими приводят к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Статистический анализ позволил достаточно надежно установить зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний. В декабре 1930 года в долине реки Маас (Бельгия) отмечалось сильное загрязнение воздуха в течение 3 дней; в результате сотни людей заболели, а 60 человек скончались - это более чем в 10 раз выше средней смертности. В январе 1931 года в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9 дней наблюдалось сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти 592 человек (21, с. 72).

Широкую известность получили случаи сильного загрязнения атмосферы Лондона, сопровождавшиеся многочисленными смертельными исходами. В 1873 году в Лондоне было отмечено 268 непредвиденных смертей. Сильное задымление в сочетании с туманом в период с 5 по 8 декабря 1852 года привело к гибели более 4000 жителей Большого Лондона. В январе 1956 года около 1000 лондонцев погибли в результате продолжительного задымления. Большая часть тех, кто умер неожиданно, страдали от бронхита, эмфиземы легких или сердечно-сосудистыми заболеваниями (21, с. 78).

В городах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких. В Великобритании 10% случаев смертельных исходов приходится на хронический бронхит, при этом 21 процент населения в возрасте 40 - 59 лет страдает этим заболеванием. В Японии в ряде городов до 60% жителей болеют хроническим бронхитом, симптомами которого является сухой кашель с частыми отхаркиваниями, последующее прогрессирующее затруднение дыхания и сердечная недостаточность. В связи с этим следует отметить, что так называемое японское экономическое чудо 50 - 60-х годов сопровождалось сильным загрязнением природной среды одного из наиболее красивых районов земного шара и серьезным ущербом, причиненным здоровью населения этой страны. В последние десятилетия с вызывающей сильную озабоченность быстротой растет число заболевших раком бронхов и легких, возникновению которых способствуют канцерогенные углеводороды (19, с. 107).

Животных находящиеся в атмосфере и выпадающие вредные вещества поражают через дыхательные органы и проникают в организм вместе со съедобными запыленными растениями. При поглощении больших количеств вредных загрязняющих веществ животные могут получить острые отравления. Хроническое отравление животных фтористыми соединениями получило среди ветеринаров название «промышленный флюороз», который возникает при поглощении животными корма или питьевой воды, содержащих фтор. Характерными признаками являются старение зубов и костей скелета.

Пчеловоды некоторых районов ФРГ, Франции и Швеции отмечают, что вследствие отравления фтором, оседающим на медоносных цветах, наблюдается повышенная смертность пчел, уменьшается количество меда и резко снижается численность пчелиных семей (11, с. 120).

Действие молибдена на жвачных животных наблюдалось в Англии, в штате Калифорния (США) и в Швеции. Молибден, проникающий в почву, препятствует поглощению растениями меди, а отсутствие меди в пище у животных вызывает потерю аппетита, веса. При отравлении мышьяком на теле крупного рогатого скота появляются изъязвления.

В ФРГ наблюдали сильное отравление свинцом и кадмием серых куропаток и фазанов, а в Австрии свинец накапливался в организмах зайцев, которые питались травой вдоль автострад. Трех таких зайцев, съеденных за одну неделю, вполне достаточно, чтобы человек мог заболеть в результате свинцового отравления (11, с. 118).

Заключение

На сегодняшний день в мире существует множество экологических проблем: начиная от исчезновения некоторых видов растений и животных и заканчивая угрозой вырождения человеческой расы. Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному: оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне), либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологических функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

Таким образом, на основании всего вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

1. За последние сто лет развитие промышленности «одарило» нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли фабрики, заводы, города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. На сегодняшний день существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места их расположения. Однако сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.

2. Любые формы загрязнения водоёмов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

3. Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора загрязнений различного рода. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.

На данный момент в мире существует много теорий, в которых большое внимание уделяется нахождению наиболее рациональных путей решения экологических проблем. Но, к сожалению, на бумаге все оказывается значительно проще, чем в жизни.

Воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.

На наш взгляд, для предотвращения дальнейшего загрязнения окружающей среды в первую очередь необходимо:

- усилить внимание к вопросам охраны природы и обеспечения рационального использования природных ресурсов;

- установить систематический контроль за использованием предприятиями и организациями земель, вод, лесов, недр и других природных богатств;

- усилить внимание к вопросам по предотвращению загрязнений и засоления почв, поверхностных и подземных вод;

- уделять большое внимание сохранению водоохранных и защитных функций лесов, сохранению и воспроизводству растительного и животного мира, предотвращению загрязнения атмосферного воздуха ;

- усилить борьбу с производственным и бытовым шумом.

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, однако до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. Экологическая проблема - это одна из наиболее важных задач человечества. И уже сейчас люди должны это понимать и принимать активное участие в борьбе за сохранение природной среды. Причем везде: и в маленьком городе Балашове, и в Саратовской области, и в России, и во всем мире. От решения этой глобальной проблемы зависит, без малейшего преувеличения, будущее всей планеты.

Литература

1. Агаджанян, Н.А., Торшин, В.И. Экология человека / Под ред. В. И. Торшина. - М.,1994.

2. Агесс, П. Ключи к экологии / П. Агесс. - Л., 1982.

3. Артамонов, В.И. Растения и чистота природной среды / В. И. Артамонов. - М., 1986.

4. Богдановский, Г. А. Химическая экология / Отв. ред. Г. А. Богдановский. - М., 1994.

5. Болбас, М. М. Основы промышленной экологии / Под ред. М. М. Болбас. - М., 1993.

6. Владимиров, А. М. Охрана окружающей среды / А. М. Владимиров и др. - СПб., 2001.

7. Добровольский, Г. В., Гришина, Л. А. Охрана почв / Г. В. Добровольский. - М., 1985.

8. Дронова, Т. Я. Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв / Т. Я. Дронова. - М., 1990.

9. Израэль, Ю.А., Ровинский Ф.Я. Берегите биосферу / Ю. А. Израэль и др. - М., 1987.

10. Ильин, В. Б. Тяжёлые металлы в системе «почва-растение» / В. Б. Ильин. - Новосибирск, 1991.

11. Криксунов, Е. А., Пасечник, В.В., Сидорин, А.П. Экология. Уч. пособие / Под ред. Е. А. Криксунова и др. - М., 1995.

12. Круглов, Ю. В. Микрофлора почвы и пестициды / Ю. В. Круглов. - М., 1991.

13. Куллини, Дж. Леса. Моря / Дж. Куллини. - Л., 1981.

14. Плотников, В.В. На перекрестках экологии / В. В. Плотников. - М., 1985.

15. Протасов, В. Ф. и др. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В. Ф. Протасова. - М., 1995.

16. Рэуце, Н., Кырста, С. Борьба с загрязнением почвы / Н. Рэуце и др. - М., 1986.

17. Соколова, Т. А. и др. Изменение почв под влиянием кислотных выпадений / Под ред. Т. А. Соколовой. - М., 1993.

18. Федоров, Л. А. Диоксины в питьевой воде / Л. А. Федоров // Химия и жизнь. - №8. - 1995.

19. Хефлинг, Г. Тревога в 2000 году / Г. Хефлинг. - М., 1990.

20. Щебек, Ф. Вариации на тему одной планеты / Ф. Щебек. - М., 1972.

21. Черняк, В.З. Семь чудес и другие / В. З. Черняк. - М., 1983.

Приложение 1

Поступление веществ (в млн. т/год) в город с населением 1 млн. человек

Название вещества Количество

Чистая вода 470,0

Воздух 50,2

Минерально-строительное сырье 10,0

Уголь 3,8

Сырая нефть 3,6

Сырье черной металлургии 3,5

Природный газ 1,7

Жидкое топливо 1,6

Горно-химическое сырье 1,5

Сырье цветной металлургии 1,2

Техническое растительное сырье 1,0

Сырье пищевой промышленности,

готовые продукты питания 1,0

Энергохимическое сырье 0,22

Приложение 2

Выбросы (в тыс.т/год) в атмосферу

города с населением 1 млн. человек

Ингредиенты атмосферных выбросов Количество

Вода (пар, аэрозоль) 10800

Углекислый газ 1200

Сернистый ангидрид 240

Окись углерода 240

Пыль 180

Углеводороды 108

Окислы азота 60

Органические вещества

(фенолы, бензол, спирты, растворители, жирные кислоты) 8

Хлор, аэрозоли соляной кислоты 5

Сероводород 5

Аммиак 1,4

Фториды (в перерасчете на фтор) 1,2

Сероуглерод 1,0

Цианистый водород 0,3

Соединения свинца 0,5

Никель (в составе пыли) 0,042

ПАУ (в том числе бензопирен) 0,08

Мышьяк 0,031

Уран (в составе пыли) 0,024

Кобальт (в составе пыли) 0,018

Ртуть 0,0084

Кадмий (в составе пыли) 0,0015

Бериллий (в составе пыли) 0,0012

Приложение 3

Твердые и концентрированные отходы (в тыс.т/год) города с населением 1 млн. человек

Вид отходов Количество

Зола и шлаки ТЭЦ 550,0

Твердые осадки из общей канализации

(95% влажности) 420,0

Древесные отходы 400,0

Галитовые отходы 400,0

Сырой жом сахарных заводов 360,0

Твердые бытовые отходы* 350,0

Шлаки черной металлургии 320,0

Фосфогипс 140,0

Отходы пищевой промышленности

(без сахарных заводов) 130,0

Шлаки цветной металлургии 120,0

Осадки стоков химических заводов 90,0

Глинистые шламы 70,0

Строительный мусор 50,0

Пиритные огарки 30,0

Горелая земля 30,0

Хлорид кальция 20,0

Автопокрышки 12,0

Бумага (пергамент, картон, промасленная бумага) 9,0

Текстиль (ветошь, пух, ворс, промасленная ветошь) 8,0

Растворители (спирты, бензол, толуол и т.д.) 8,0

Резина, клеенка 7,5

Полимерные отходы 5,0

Костра от производственного льна 3,6

Отработанный карбид кальция 3,0

Стеклобой 3,0

Кожа, шерсть 2,0

Аспирационная пыль (кожа, перо, текстиль) 1,2

* Твердые бытовые отходы состоят из: бумага, картон - 35%, пищевые отходы - 30%, стекло - 6%, дерево - 3%, текстиль - 3,5%, черные металлы - 4%. Кости - 2,5%, пластмассы - 2%, кожа, резина - 1,5%, цветные металлы - 0,2%, прочее - 13,5%.

Приложение 4

Сточные воды (в тыс. тонн) города с населением 1 млн. человек

Показатель Количество

Взвешенные вещества 36,0

Фосфаты 24,0

Азот 5,0

Нефтепродукты 2,5

Синтетические поверхностно-активные вещества 0,6