Классификация антропогенных загрязнений.

Биологическое загрязнение (случайное или благодаря деятельности человека).

Механическое загрязнение (засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий).

Химическое загрязнение (изменение естественных химических свойств среды).

Физическое загрязнение, которое подразделяется на:

а) тепловое (связанное с промышленными выбросами нагретого воздуха, газов и воды);
б) световое (воздействие искусственных источников освещения, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных);
в) шумовое (превышение интенсивности и уровня шума выше природного);
г) электромагнитное (в результате изменения электромагнитных свойств среды - линии электропередач, радио и телевидение, некоторые промышленные установки) может привести к глобальным и местных геофизическим аномалиям и изменению в тонких биологических структурах;
д) радиоактивное (превышение естественного уровня содержания радиоактивных веществ).

Микробиологическое загрязнение (появление большого количества микроорганизмов, связанное с их размножением на антропогенных субстратах и средах, измененных в ходе деятельности человека.

С экологических позиций загрязнение представляет собой комплекс помех в экосистемах, воздействующий на потоки энергии и информации в пищевых цепях. Следовательно, рассматривая процесс загрязнения в широком смысле, с позиции теории помех, загрязнение можно классифицировать следующим образом:
1) ингредиентное загрязнение - совокупность веществ, количественно или качественно чуждых биогеоценозам (могут быть минеральными - отходы, отвалы и органическими - бытовые стоки, ядохимикаты, отходы пищевой промышленности и т.д.);
2) параметрическое загрязнение - изменение качественных параметров окружающей среды (шумовое, световое, тепловое, радиационное, электромагнитное);
3) биоценотическое загрязнение - воздействие на состав и структуру популяций живых организмов (нерегулируемый отлов, перепромысел, нарушение баланса популяций);
4) стациально-деструктивное загрязнение - изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования (эрозия почв, осушение земель, вырубка лесов и т.д.).
Прогнозируемая угроза глобального загрязнения и истощения природных ресурсов - одна из важнейших проблем развития цивилизации. Исходная концепция таких прогнозов базируется в большей степени на наших знаниях о современной технологии производства со всеми ее негативными свойствами. В настоящее время мы еще не имеем достаточных данных о возможных негативных последствиях целого ряда видов природопользования, по крайней мере информация о таких последствиях имеет весьма приближенный характер. Более того, насколько нам известно, отсутствует достаточно полная классификация и систематизация, связывающая такие категории, как основные виды природопользования, виды воздействия на биотическую и абиотическую составляющую биосферы, последствия такого воздействия (прежде всего негативные), мероприятия по предупреждению и предотвращению негативных последствий.

Поэтому следующее подразделение антропогенных воздействий представляет собой классификацию их в зависимости от источника поступления и характеризует степень воздействия антропогенных факторов на компоненты биосферы в процессе природопользования.
А.Воздействие полей и волн, рассеиваемых в окружающей среде:

1. Электромагнитные и электростатические поля.

2. Радиоволны (включая УКВ-диапазон).

3. Тепловые волны (ИК-диапазон).

4. Свет и УФ-диапазоны.

5. Гамма-лучи и рентгеновские лучи.

6. Механические колебания (звуковой, ультразвуковой диапазоны, волны в сплошных средах и вибрации).

Б. Поступление (выброс, сброс) твердых, жидких, газообразных веществ и объектов в окружающую среду:

1. Радиоактивные вещества и объекты.

2. Химически активные вещества и объекты.

3. Вещества и объекты, изменяющие физические свойства элементов среды без их разрушения (прозрачность, вязкость, электропроводность и т.п.).

4. Вещества и объекты биотического происхождения (вирусы, микробы, другие растения и животные).

С. Крупномасштабные механические воздействия:

1. Выброс крупных масс жидких, твердых, газообразных отходов, существенно изменяющих конфигурацию природных объектов, например, ландшафты суши и гидрометрию рек.

2. Переформирование природных объектов в крупных масштабах (изменение ландшафта при строительстве дорог, городов, предприятий, каналов, мелиорации земель и т.п.).

3. Изъятие природных ресурсов в крупных масштабах (забор воздуха, воды, рудного тела и породы, лесных ресурсов, почвенного покрова и т.д.).

4. Размещение больших объектов на поверхности земли (городов, водохранилищ) либо их уничтожение (истощение озер, внутренних морей).

Для определения совокупности последствий указанных выше воздействий, связанных с природопользованием, могут быть выделены следующие направления воздействия:
- воздействие на человека.
- воздействие на предметы, используемые человеком (одежду, пищу, бытовое оборудование), и его жилище.
- воздействие на средства труда, здания и сооружения производственного характера.
- воздействие на атмосферу.
- воздействие на гидросферу.
- воздействие на земельные ресурсы.
- воздействие на недра.
- воздействие на растительный мир.
- воздействие на животный мир.

Источники загрязнения – это объекты, генерирующие загрязнитель. Один и тот же объект может одновременно создавать несколько видов загрязнителей. Источниками загрязнения могут быть технологические процессы, операции, материалы, оборудование, механизмы, машины и другие объекты.

Объекты загрязнения – это предметы среды и обитания, компоненты биосферы, природные системы, подвергающиеся загрязнению.

Практически любое предприятие в результате своей деятельности за счет несовершенства технологий вносит в окружающую среду различные загрязнители. В атмосферу попадают отработанные газы, аэрозоли, сточная вода содержит большое количество токсичных веществ, которые не всегда обезвреживаются на водоочистных станциях. В результате переработки сырья образуется большое количество твердых и жидких отходов, требующих утилизации, переработки или захоронения. Все промышленные предприятия можно объединить в ряд отраслевых групп. Рассмотрим влияние некоторых отраслевых предприятий на окружающую среду. Химическая промышленность объединяет предприятия, применяющие химические методы переработки веществ и выпускающие химические продукты, многие из которых являются чрезвычайно опасными. Химическое производство чаще всего не образует значительного количества твердых отходов, поэтому его воздействие на литосферу невелико. Более существенным является воздействие на гидросферу и атмосферу. В результате производства в атмосферу выбрасывается различные газообразные вещества в виде основных продуктов, полупродуктов и отходов. В зависимости от типа производства в качестве газообразных веществ в атмосферу могут поступать окислы азота, аммиак, оксид серы (IV), сероводород, диоксид углерода, галогенпроизводные углеводороды, диоксины и др. Помимо газообразных продуктов в результате деятельности химических предприятий в атмосферу попадают аэрозоли, содержащие тяжелые металлы, различные органические и неорганические вещества. Вклад предприятий химической промышленности в загрязнение гидросферы еще более велик, так как использование воды в химической промышленности очень многообразно. Вода может выступать в качестве растворителя, реакционной среды, промывной жидкости, продукта реакции. При этом она всегда вступает в контакт с исходным сырьем, промежуточными веществами и конечными продуктами. Все эти процессы ведут к неизбежному ее загрязнению.

Предприятия металлургической промышленности в своем производстве используют большое количество рудного материала. Содержание основного компонента в руде, как правило, невелико, поэтому в результате переработки сырья образуется большое количество твердых отходов, в состав которых могут входить и токсичные компоненты, требующие утилизации. Кроме того, в любом металлургическом производстве идут высокие энергетические затраты; при производстве энергии в атмосферу выбрасывается большое количество загрязнителей. Строительная индустрия вносит значительный вклад в загрязнение окружающей среды. Это не только выемка грунта и нарушение структуры литосферы, но использование лесного массива в качестве строительного материала, что в свою очередь оказывает влияние на процесс очистки атмосферы, и изменение рельефа планеты на значительных территориях. При производстве строительных материалов в атмосферу попадает асбест, сажа - весьма вредные для всех живых существ вещества.

Производство электрической и тепловой энергии основано в основном на сжигании горючего сырья: каменного угля, природного газа, нефтепродуктов, модифицированного торфа, древесины. Конечными продуктами сгорания органических веществ должны быть углекислый газ и вода. Однако природное сырье содержит в своем составе достаточно большой круг химических веществ, которые при сгорании не разлагаются или распадаются частично и попадают в атмосферу: диоксины, полиароматические углеводороды, тяжелые металлы, оксиды азота и серы, радиоактивные элементы. В настоящее время человечество потребляет в год 10 млрд. тонн условного топлива (1 тонна условного топлива 7 · 103 кВт·час), и это количество постоянно растет, в первую очередь за счет развивающихся стран, стремящихся обеспечить своим жителям такие же условия, как в высокоразвитых странах. В США на человека в среднем расходуется 10 кВт·час электроэнергии в день. Уровень потребления в слаборазвитых странах в десятки раз меньше, а в них проживает 2/3 населения Земли.

Основными загрязнителями при осуществлении сельскохозяйственной деятельности являются пестициды, гербициды, минеральные и органические удобрения. При ведении современного сельского хозяйства невозможно обойтись без применения пестицидов - веществ, использующихся для защиты культурных растений от вредителей, паразитов, сорняков, болезней и микроорганизмов. И хотя на долю пестицидов приходится лишь около 1 % от общего числа загрязнителей, они представляют серьезную опасность для биосферы и человека, так как являются сильнодействующими биологически активными веществами. Главной причиной загрязнения окружающей среды пестицидами является их неправильное использование: нарушаются сроки обработки и их дозировка. Немаловажным источником загрязнения окружающей среды является использование минеральных и органических удобрений. При нарушении сроков и норм внесения удобрений они зачастую вымываются при снеготаянии и попадают вместе со стоками в водоемы. При внесении большого количества нитратов для ускорения роста и повышения урожайности происходит заражение сельскохозяйственной продукции.

Одним из основных источников загрязнения атмосферы является транспорт. Примерно 40 % всего общего антропогенного загрязнения атмосферы в России приходится на долю автомобильного транспорта. Топливо для двигателей внутреннего сгорания - бензин или дизельное топливо, полученное в результате переработки нефти, - состоит в основном из углеводородов. При полном сгорании топлива в качестве продуктов должны образовываться углекислый газ и вода. Так как для достижения максимальной мощности двигателя всегда используется избыток топлива, то часть его не окисляется до конца, в результате чего в атмосферу выбрасывается элементарный углерод (сажа) и оксид углерода (II), оказывающий вредное воздействие на организм человека даже при низких концентрациях вследствие активного взаимодействия с гемоглобином крови. В состав бензина входят алканы, ароматические соединения, ненасыщенные углеводороды с двойными и тройными связями. Продукты неполного сгорания в условиях высоких температур взаимодействуют с азотом и его оксидами, образуя токсичные вещества в составе смога - вредного для людей тумана. В условиях высоких температур атмосферный азот окисляется кислородом воздуха до оксида азота (II), вызывающего общую слабость, головокружение, тошноту.

Сера, входящая в состав нефтепродуктов, при горении окисляется до оксида серы (IV). Данный газ нарушает процессы дыхания и способствует повышению кислотности атмосферных осадков (кислотные дожди). При горении бензина в условиях высоких температур и недостатка кислорода образуются ароматические углеводороды, среди которых наиболее опасны полициклические производные, обладающие канцерогенными свойствами (особенно 3,4-бензапирен). Кроме того, в состав бензина для предотвращения преждевременного воспламенения добавляют антидетонаторы, наиболее эффективным из которых является тетраэтилсвинец. При сгорании топлива свинец попадает в атмосферу. Данный металл способен накапливаться в организме человека и животных, вызывая мутагенное воздействие.

Промышленные и бытовые отходы могут оказаться чрезвычайно опасными для человека и природы, особенно те из них, которые содержат суперэкотоксиканты. Предприятия перерабатывающей, химической промышленности, топливно-энергетического комплекса ежедневно дают миллионы тонн отходов: твердых, жидких, газообразных. Газообразные отходы, как правило, выбрасываются в атмосферу, а жидкие и твердые отходы уничтожаются или утилизируются. Проблемы с отходами возникают не только при их складировании и захоронении (часть веществ растворяется и попадает в подземную воду, разносится ветром и т.д.), но и при сжигании. Долгое время считалось, что термические технологии уничтожения отходов позволяют достаточно эффективно обезвреживать токсичные вещества, однако, как показали исследования, при сжигании в атмосферу выбрасывается большая часть токсикантов. Кроме того, при сжигании возможно образование новых, еще более токсичных веществ. Например, при сжигании твердых органических отходов в присутствии даже небольшого количества хлора (или хлоридов) образуются диоксины - токсичные вещества, обладающие канцерогенными свойствами. По данным Агентства по охране окружающей среды США, при сжигании 1 кг бытовых отходов в атмосферу выбрасывается около 40 мкг диоксинов. Еще большая проблема возникает с радиоактивными отходами. Они образуются в результате добычи, переработки и эксплуатации радиоактивных веществ и требуют особых условий утилизации. Например, при добыче 1 т урановой руды образуется до 1,5 т твердых и 0,2-0,4 м3 жидких радиоактивных отходов.

Контрольные вопросы к главе 1

1. Дайте определение понятий: загрязнитель, загрязнение, источник загрязнения. Приведите примеры.

2. Какую информацию необходимо знать о загрязнителях, загрязнении и источниках загрязнения для разработки систем защиты?

3. По каким признакам классифицируются загрязнители?

4. Приведите классификацию антропогенных загрязнителей.

5. Приведите пример крупномасштабных механических воздействий на окружающую среду.

6. Назовите основные виды загрязнителей при осуществлении сельскохозяйственной деятельности.

7. Перечислите виды и состав загрязнителей на автотранспорте.