Проект охрана окружающей среды от химического загрязнения. Охрана окружающей среды от химического воздействия

Химическое загрязнение окружающей среды обусловлено следующими факторами:

1) повышением концентрации биогенных элемен­тов из-за канализационных сбросов и стока с полей удобрений, вызывающих бурное разви­тие водорослей и нарушение баланса в суще­ствующих экосистемах;

2) отравлением воды, почвы и воздуха отходами химических производств;

3) воздействием на воду и почву продуктов сжи­гания топлива, снижающих качество воздуха и вызывающих кислот­ные дожди;

4) потенциальным зараже­нием воды, воздуха и по­чвы радиоактивными от­ходами, образующимися при производстве ядер­ного оружия и атомной энергии;

5) выбросами углекислого газа и химических ве­ществ, снижающих содержание озона, что мо­жет привести к изменению климата или образо­ванию «озоновых дыр».

Атмосфера - регуляторный механизм биосферы

Атмосфера является одной из главных частей механизма, регулирующего круговорот воды, кис­лорода, азота, углерода. Значение атмосферы со­стоит в том, что она служит экраном, защищаю­щим жизнь на Земле от губительных воздействий из космоса. Через атмосферу проникают солнеч­ные лучи - источник жизни. Атмосфера прозрач­на для электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 0,3 до 0,52 нм, в которых заключе­но 82 % всей энергии солнечных лучей, а также для радиоволн с длиной от 1 мм до 30 м. Жест­кое коротковолновое излучение - рентгеновские и γ-лучи - поглощается всей толщей атмосферы и не доходит до поверхности Земли.

Особое значение имеет атмосферный озон O 3 , интенсивно поглощающий коротковолновые уль­трафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,29 нм. Таким образом, атмосфера защища­ет жизнь на Земле от корот­коволновых лучей. Вместе с тем она пропускает инфра­красное излучение Солнца, но благодаря содержащимся в ней озону, углекислому газу и водяному пару не­прозрачна для инфракрасного излучения Земли. Если бы эти газы не содержались в атмосфере, Зем­ля превратилась бы в безжизненный шар, средняя температура на поверхности которого была бы -23 °С, в то время как фактически она равна +14,8 °С. Жизнь в той форме, в которой она суще­ствует на Земле, возможна лишь при наличии ат­мосферы со всеми ее физическими и химическими свойствами.

Естественное загрязнение атмосферы мож­но рассматривать как фактор, способствующий ее регуляторной функции. Поэтому сам термин «за­грязнение» здесь является в какой-то мере услов­ным. В атмосферу попадают газы, выделяющиеся в результате горения лесов, извержения вулканов, биохимических реакций. Особенное значение име­ет естественная атмосферная пыль. Она образуется при выветривании горных пород, эрозии почв, лес­ных и торфяных пожарах. В атмосфере она создает ядра конденсации, без которых было бы невозмож­но образование осадков: снега, дождя.

Искусственное (антропогенное) загрязнение может быть связано с попаданием в атмосферу:

1) твердых частиц (цементная и резиновая автомо­бильная пыль, пыль горно-металлургических предприятий и т. д.);

2) газообразных веществ (углекислый и угарный газы, оксиды азота и серы, метан и аммиак, углеводороды и другие ле­тучие соединения - бен­зин, растворители и т. д.);

3) радиоактивных веществ, поступающих в воздух в результате взрывов атом­ных и ядерных бомб, ава­рий на атомных электро­станциях, добычи урана и использования радиоак­тивных веществ в различных технологических процессах;

4) свинца и других тяжелых металлов.

Изменение свойств атмосферы в результате ее загрязнения

Искусственное загрязнение оказывает и пря­мое, и косвенное воздействие на живые организ­мы. Прямое токсическое действие на организмы оказывают, например, оксиды серы и азота. Оксид серы (IV) SO 2 обладает сильным раздражающим действием на глаза, носоглотку, ткань легких. У растений он разрушает хлоропласты и другие клеточные органоиды. Интенсивность фотосинтеза при этом снижается в 1,5-2 раза. Особенно чув­ствительны к SO 2 хвойные растения. При концен­трации всего одной части SO 2 на миллион частей воздуха всего в течение двух месяцев у пятилетних елей происходит пожелтение и опадение хвои.

Оксиды азота (NO и NO 2) - токсичные соеди­нения, вызывающие раздражение дыхательных путей, а в высоких дозах - отек легких. Кроме этого, ок­сиды азота и серы образуют в атмосфере азотную и сер­ную кислоты, которые в виде кислотных дождей выпадают вместе с осадками и вызы­вают гибель наземных рас­тений и водных организмов. Они наносят большой вред архитектурным и скульптур­ным памятникам из мрамора, разрушают металлические крыши и конструкции - мо­сты и опоры.

Искусственное загрязнение оказывает косвен­ное воздействие на атмосферу, изменяя ее свой­ства. Так, в результате увеличивающегося сжи­гания топлива и уменьшения площадей, занятых земной растительностью, фотосинтетическая гене­рация (восстановление кислорода из углекислого газа в результате фотосинтеза) в настоящее время уменьшилась на 30 % по сравнению с предисто­рическим периодом. Ежегодная убыль кислорода составляет 31,62 млрд т. Если учесть, что в ат­мосфере содержится 1200 трлн т кислорода, то его количество в атмосфере уменьшается в год на 0,0025 %. Казалось бы, очень немного, но, очевид­но, в конце концов встанет вопрос о введении огра­ничений на потребление кислорода.

Гораздо хуже обстоит дело с озоном. Макси­мальная его концентрация в атмосфере наблюдает­ся на высоте 20-25 км. Известно, что озон погло­щает ультрафиолетовые лучи. При этом он сильно разогревается и препятствует потере тепла нижни­ми слоями атмосферы. Помимо этого, озон, как и углекислый газ, усиленно поглощает инфракрас­ное излучение Земли. Следо­вательно, озон не только «спасает» все живое на пла­нете от ультрафиолетовых лучей, но вместе с углекис­лым газом играет важную роль в тепловом балансе атмосферы и всей Земли.

Накопление углекисло­го газа и других веществ - причина парникового эффек­та (глобального потепления климата).

Озоновый экран разру­шается оксидами азота, со­единениями хлора и фтора, попадающими в атмосферу в результате распада фреонов, которые широко применяют в холодильной и парфюмерно-космети­ческой промышленности.

Чтобы минимизировать загрязнение атмосферы, необходимо:

1) производить очистку выбросов в атмосферу от твердых и газообразных загрязняющих веществ с помощью электрофильтров, жидких и твер­дых поглотителей, циклонов и др.;

2) использовать экологически чистые виды энер­гии;

3) применять малоотходные и безотходные техно­логии;

4) добиваться уменьшения токсичности автомо­бильных выхлопных газов путем совершен­ствования конструкции двигателей и примене­ния катализаторов, а также совершенствовать существующие и создавать новые электромо­били и двигатели, работающие на водородном топливе.

Охрана водных ресурсов

Загрязнение воды стало грозной опасностью для человечества. Рассмотрим основные виды за­грязнений.

Загрязнение твердыми частицами происходит при попадании в водоемы песка, глины, шлаков, пустой породы и других твердых отходов добываю­щей, металлургической, химической и строитель­ной промышленности.

Загрязнение минеральными веществами:

1) соединениями металлов (высокотоксичными - свинцом, ртутью, редкоземельными - кадми­ем, селеном, литием и др.), в результате чего при превышении предельно допустимой кон­центрации (ПДК) у людей поражаются органы слуха, зрения, нервная система, возможны слу­чаи паралича и рождения детей с различными физическими и психическими аномалиями;

2) минеральными удобрениями, в результате попа­дания которых в водоемы наблюдается эвтрофи­кация, то есть неумеренное разрастание водной растительности (например, водоем со зловонной зеленой жижей).

Загрязнение органическими веществами про­мышленного происхождения, входящими в состав стоков химической, нефте­химической, целлюлозно-бу­мажной и других отраслей промышленности. Среди та­ких веществ встречаются фе­нол, диоксин, СМС.

Загрязнение нефтью и ее производными. Одна тонна нефти, растекаясь по водной поверхности, способна за­нять площадь в 12 км 2 , а 1 л нефти может сделать непригодными к употребле­нию 1 млн л воды, то есть столько ее, сколько бы хватило для семьи из 4 человек в течение 20 лет. Нефтяная пленка представляет собой преграду для газообмена между водой и атмосферой. Она пре­пятствует поглощению водой кислорода и углекис­лого газа, вызывая гибель планктона. Эта пленка представляет собой большую опасность для мор­ских птиц и животных. Оперение птиц, вымазан­ное нефтью, теряет свои водонепроницаемые свой­ства, что приводит к их гибели.

Органические вещества биологического проис­хождения содержатся в бытовых и животноводче­ских стоках. Попадая в водоемы, эти стоки делают воду непригодной для питья, вызывают гибель ры­бы, являются причиной эвтрофикации.

Пестициды, как и тяжелые металлы, двига­ясь по трофической цепи: фитопланктон → зоо­планктон → мелкие рыбы → крупные рыбы, до­стигают в теле последних такой концентрации, которая может быть смертельной для человека.

Кардинальным решением проблемы борьбы с загрязнением водной среды (гидросферы) был бы полный переход на безопасные технологии, при которых исключался бы сброс каких-либо стоков, а также разработка технологий с минимальным потреблением воды.

Но разработка и внедрение малоотходных технологий дорогостоящи и слож­ны, поэтому первоочередное значение приобретает процесс очистки сточных вод, включающий:

1) очистку и обеззараживание бытовых и животно­водческих стоков;

2) очистку стоков от последствий обслуживания автотранспорта и сельскохозяйственной тех­ники;

3) очистку стоков, содержащих нефтепродукты. Перспективны способы очистки воды от нефте­продуктов с помощью микроорганизмов и растений. Известны микроорганизмы, способные питаться углеводородами. Эксперименты, проведенные с ис­пользованием грибков Candido lipolitica, показали, что небольшие водоемы могут быть очищены от нефти за 5-6 дней.

Охрана земельных ресурсов

Эрозия (от лат. erodere - разъедание) понижает плодородие почвы. Это явление, которое принесло и приносит человечеству страшные беды. На образование плодородного слоя почвы уходят тысячеле­тия, уничтожен он может быть за 15-20 лет, а при сильных ураганах и ливнях - за несколько дней или часов. Существует два основных вида эрозии - водная и ветровая.

Борьба с ними включает комплекс мероприятий:

1) лесонасаждение;

2) агротехнические приемы, например, создание долго­летних культурных паст­бищ, снегозадержание, внесение органических (но не минеральных) удобрений;

3) почвозащитную систему земледелия, заключа­ющуюся в безотвальной вспашке и оставлении стерни на поверхности по­чвы;

4) создание и внедрение по­чвозащитного земледе­лия, препятствующего технической эрозии, ко­торая возникает как ре­зультат непосредственного разрушения слоя почвы техническими средствами, в основном колесами и гу­сеницами машин;

5) недопущение загрязнения почвы остатками стро­ительных деталей (панелей, блоков, кирпичей, золы, шлака), нефтью и нефтепродуктами, ве­ществами, попадающими в почву из атмосферы (соединениями свинца, мышьяка, ртути, меди и т. д.);

6) правильное применение удобрений и пестици­дов. Около 20 %, а иногда и 50 % удобрений не усваиваются растениями и остаются в почве тяжелым грузом для ее биоценоза. Пестициды могут попасть в почву и нарушить сложившиеся в ней трофические связи.

Справочный материал для прохождения тестирования:

Таблица Менделеева

Таблица растворимости

Загрязнение - это введение загрязняющих веществ в окружающую природную среду, которые вызывают неблагоприятные изменения. Загрязнение может принимать форму химических веществ или энергии, такой как шум, тепло или свет. Компонентами загрязнения, могут быть либо чужеродные вещества/энергия, либо природные загрязнители.

Основные виды и причины загрязнения окружающей среды:

Загрязнение воздуха

Хвойный лес после кислотного дождя

Дым из дымоходов, заводов, транспортных средств или от сжигания древесины и угля делают воздух токсичным. Очевидны также последствия загрязнения воздуха. Выброс диоксида серы и опасных газов в атмосферу вызывает глобальное потепление и кислотные дожди, которые, в свою очередь, повышают температуру, провоцируя чрезмерные осадки или засухи во всем мире, и усложняет жизнь . Мы также дышим каждой загрязненной частицей из воздуха и в результате увеличивается риск астмы, и рака лёгких.

Загрязнение воды

Стало причиной потери многих видов флоры и фауны Земли. Это произошло из-за того, что промышленные отходы, сбрасываемые в реки и другие водные объекты, вызывают дисбаланс в водной среде, что приводит к серьезному загрязнению и смерти водных животных и растений.

Кроме того, распыление инсектицидов, пестицидов (таких как ДДТ) на растения, загрязняют систему подземных вод. Разливы нефти в океанах, повлекли за собой значительный ущерб водным объектам.

Эвтрофикация в реке Потомак, США

Эвтрофикация - еще одна важная причина загрязнения воды. Происходит из-за необработанных сточных вод и смыва удобрений с почвы в озера, пруды или реки, из-за которых химические вещества проникают в воду и препятствуют проникновению солнечных лучей, тем самым сокращая количество кислорода, и делая водоем непригодным для жизни.

Загрязнение водных ресурсов вредит не только отдельным водным организмам, но и всей , и серьезно влияет на людей, зависящих от . В некоторых странах мира, из-за загрязнений воды, наблюдаются вспышки холеры и диареи.

Загрязнение почвы

Эрозия почвы

Этот вид загрязнения происходит когда в почву попадают вредные химические элементы, как правило, вызван деятельностью человечества. Инсектициды и пестициды всасывают соединения азота из почвы, после чего она становится неподходящей для роста растений. Промышленные отходы, и также негативно воздействуют на почву. Поскольку растения не могут произрастать необходимым образом, они не способны удерживать почву, в следствии чего образуется эрозия.

Шумовое загрязнение

Появляется, когда неприятные (громкие) звуки из окружающей среды воздействуют на органы слуха человека и приводят к психологическим проблемам, включая напряжение, повышенное давление, нарушение слуха и т.д. Оно может быть вызвано промышленным оборудованием, самолетами, автомобилями и т.д.

Радиоактивное загрязнение

Это очень опасный вид загрязнений, он происходит из-за сбоев в работе атомных электростанций, неправильного хранения ядерных отходов, несчастных случаев и т. д. Радиоактивное загрязнение может вызвать раковые заболевание, бесплодие, потерю зрения, врожденные дефекты; оно способно сделать почву неплодородной, а также негативно воздействует на воздух и воду.

Световое загрязнение

Световое загрязнение планеты Земля

Происходит из-за заметного избыточного освещения области. Оно распространено, как правило, в больших городах, особенно от рекламных щитов, в спортивных залах или развлекательных заведениях в ночное время. В жилых районах световое загрязнение сильно влияет на жизнь людей. Оно также препятствует астрономическим наблюдениям, делая звезды почти невидимыми.

Термическое/тепловое загрязнение

Термическое загрязнение - это ухудшение качества воды любым процессом, который изменяет температуру окружающей воды. Главной причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве хладагента электростанциями и промышленными предприятиями. Когда вода, используемая в качестве хладагента, возвращается в естественную среду при более высокой температуре, изменение температуры снижает подачу кислорода и влияет на состав . Рыбы и другие организмы, адаптированные к определенному температурному диапазону, могут быть убиты резким изменением температуры воды (или быстрым увеличением или снижением).

Тепловое загрязнение обусловлено избыточным теплом в окружающей среде, создающим нежелательные изменения в течение длительных периодов времени. Это происходит из-за огромного количества промышленных предприятий, обезлесения и загрязнения воздуха. Тепловое загрязнение увеличивает температуру Земли, вызывая резкие климатические изменения и исчезновение видов дикой природы.

Визуальное загрязнение

Визуальное загрязнение, Филиппины

Визуальное загрязнение является эстетической проблемой и относится к последствиям загрязнений, которые ухудшают способность наслаждаться окружающим миром. Оно включает: рекламные щиты, открытые хранилища мусора, антенны, электрические провода, здания, автомобили и т.п.

Переполненность территории большим количеством объектов вызывает визуальное загрязнение. Такое загрязнение способствует рассеянности внимания, усталости глаз, потере идентичности и т.д.

Пластиковое загрязнение

Пластиковое загрязнение, Индия

Включает в себя накопление пластмассовых изделий в окружающей среде, которые оказывают неблагоприятное воздействие на дикую природу, среду обитания животных или людей. Пластмассовые изделия являются недорогими и долговечными, что сделало их очень популярными среди людей. Однако этот материал очень медленно разлагается. Пластиковое загрязнение может неблагоприятно влиять на почву, озера, реки, моря и океаны. Живые организмы, особенно морские животные, запутываются в пластмассовых отходах или страдают от воздействия химических веществ в пластмассе, которые вызывают перебои в биологических функциях. На людей также влияет пластиковое загрязнение, вызывая гормональный сбой.

Объекты загрязнений

Основными объектами загрязнения окружающей среды выступают такие , как воздух (атмосфера), водные ресурсы (ручьи, реки, озера, моря, океаны), почва и т.п.

Загрязнители (источники, или субъекты загрязнений) окружающей среды

Загрязнителями являются химические, биологические, физические или механические элементы (либо процессы), которые несут вред окружающей среде.

Они могут нанести вред как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Загрязнители происходят из природных ресурсов или производятся людьми.

Многие загрязняющие вещества оказывают ядовитое воздействие на живые организмы. Монооксид углерода (угарный газ) является примером вещества, которое наносит ущерб людям. Это соединение поглощается организмом вместо кислорода, вызывает одышку, головную боль, головокружение, учащенное сердцебиение, а в тяжелых случаях может привести к серьезному отравлению, и даже смерти.

Некоторые загрязняющие вещества становятся опасными, когда вступают в реакции с другими встречающимися в природе соединениями. Оксиды азота и серы выделяются из примесей в ископаемом топливе во время сжигания. Они реагируют с водяным паром в атмосфере, превращаясь в кислотные дожди. Кислотный дождь негативно воздействует на водные экосистемы и приводит к гибели водных животных, растений, и других живых организмов. Наземные экосистемы также страдают от кислотных дождей.

Классификация источников загрязнений

По виду возникновения, загрязнения окружающей среды подразделяются на:

Антропогенное (искусственное) загрязнение

Вырубка леса

Антропогенное загрязнение - воздействие на окружающую среду, вызванное деятельностью человечества. Основными источниками искусственного загрязнения выступает:

• индустриализация;
• изобретение автомобилей;
• рост населения Земли;
• обезлесение: уничтожение естественной среды обитания;
• ядерные взрывы;
• чрезмерная эксплуатация природных ресурсов;
• строительство зданий, дорог, плотин;
• создание взрывоопасных веществ, которые используются во время военных действий;
• использование удобрений и пестицидов;
• добыча полезных ископаемых.

Естественное (природное) загрязнение

Извержение вулкана

Естественное загрязнение вызывается и происходит естественным образом, без участия человека. Оно может повлиять на окружающую среду в течение определенного промежутка времени, однако способно регенерироваться. К источникам природного загрязнения относятся:

• извержения вулканов, с выделением газов, пепла и магмы;
• лесные пожары выделяют дым и газовые примеси;
• песчаные бури поднимают пыль и песок;
• разложение органических веществ, в процессе которого высвобождаются газы.

Последствия загрязнения:

Деградация окружающей среды

Фото слева: Пекин после дождя. Фото справа: смог в Пекине

Окружающая среда является первой жертвой загрязнения атмосферы. Увеличение количества СО2 в атмосфере приводит к смогу, который может препятствовать проникновению солнечного света на поверхность земли. В связи с этим, значительно затрудняется. Такие газы, как диоксид серы и оксид азота, могут вызывать кислотные дожди. Загрязнение воды с точки зрения разлива нефти способно привести к гибели нескольких видов диких животных и растений.

Здоровье человека

Рак лёгкого

Снижение качества воздуха приводит к некоторым респираторным проблемам, включая астму или рак лёгких. Боль в грудной клетке, воспаление горла, сердечно-сосудистые заболевания, респираторные заболевания могут быть вызваны загрязнением воздуха. Загрязнение воды способно создавать проблемы, связанные с кожей, включая раздражение и сыпь. Аналогичным образом, загрязнение шума приводит к потере слуха, стрессу и нарушению сна.

Глобальное потепление

Мале, столица Мальдив - один из городов, которым грозит перспектива быть затопленными океаном в XXI веке

Выброс парниковых газов, особенно CO2, ведет к глобальному потеплению. Каждый день создаются новые отрасли в промышленности, появляются новые автомобили на дорогах, а количество деревьев сокращается, чтобы освободить место для новых домов. Все эти факторы, прямо или косвенно, приводят к увеличению CO2 в атмосфере. Рост СО2 влечет за собой таяние полярных ледяных шапок, что увеличивает уровень моря и создает опасность для людей, живущих вблизи прибрежных районов.

Истощение озонового слоя

Озоновый слой - это тонкий щит высоко в небе, который препятствует проникновению ультрафиолетовых лучей на землю. В результате деятельности человека химические вещества, такие как хлорфторуглероды, высвобождаются в , что способствует истощению озонового слоя.

Неплодородные земли

Из-за постоянного использования инсектицидов и пестицидов почва может стать неплодородной. Различные виды химических веществ, образующихся из промышленных отходов, попадают в воду, которая также влияет на качество почвы.

Защита (охрана) окружающей среды от загрязнений:

Международная защита

Многие из особенно уязвимы, поскольку они подвержены влиянию человека во многих странах. В результате этого некоторые государства объединяются и разрабатывают соглашения, направленные на предотвращение ущерба или управление антропогенным воздействием на природные ресурсы. Они включают соглашения, которые влияют на защиту климата, океанов, рек и воздуха от загрязнений. Эти международные природоохранные договора иногда являются обязательными документами, которые имеют юридические последствия, в случае несоблюдения, а в других ситуациях используются в качестве кодексов поведения. К наиболее известным относятся:

• Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), утвержденная в июне 1972 года, предусматривает охрану природы для нынешнего поколения людей и их потомков.
• Рамочная конвенция ООН об изменениях климата (РКИК) была подписана в мае 1992 года. Главной целью этого соглашения является "стабилизация концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, который предотвратит опасное антропогенное вмешательство в климатическую систему"
• Киотский протокол предусматривает сокращение или стабилизацию количества выбрасываемых в атмосферу парниковых газов. Был подписан в Японии, в конце 1997 года.

Государственная защита

Обсуждение вопросов охраны окружающей среды часто фокусируется на уровне правительства, законодательства и правоохранительных органов. Однако в самом широком смысле защита окружающей среды может рассматриваться как ответственность всего народа, а не просто правительства. Решения, которые влияют на окружающую среду, в идеале будут включать широкий круг заинтересованных сторон, включая промышленные объекты, группы коренных народов, представителей экологических групп и общин. Процессы принятия решений в области защиты окружающей среды постоянно развиваются и становятся более активными в разных странах.

Многие конституции признают основополагающее право на охрану окружающей среды. Кроме того, в различных странах существуют организации и учреждения, занимающиеся вопросами охраны природы.

Хотя защита окружающей среды не просто является обязанностью государственных учреждений, большинство людей считают эти организации первостепенными в создании и поддержании базовых стандартов, которые защищают окружающую среду и людей, взаимодействующих с ней.

Как защитить окружающую среду самостоятельно?

Население и технологические достижения на основе ископаемого топлива серьезно повлияли на нашу природную среду. Поэтому теперь нам необходимо внести свой вклад в устранение последствий деградации, чтобы человечество продолжало жить в экологически безопасной среде.

Существует 3 главных принципа, которые по-прежнему актуальны и важны как никогда:

• меньше использовать;
• использовать повторно;
• перерабатывать.

• Создайте компостную кучу в вашем саду. Это помогает утилизировать пищевые отходы и другие биоразлагаемые материалы.
• При совершении покупок, пользуйтесь своими эко-сумками и постарайтесь максимально отказаться от пластиковых пакетов.
• Посадите столько деревьев, сколько сможете.
• Подумайте о том, как уменьшить количество поездок, которые вы совершаете, используя свой автомобиль.
• Сократите выбросы от автомобилей путем ходьбы или езды на велосипеде. Это не просто отличные альтернативы вождению, но и польза для здоровья.
• Используйте общественный транспорт, когда можете, для повседневного передвижения.
• Бутылки, бумагу, отработанное масло, старые батареи и использованные шины необходимо правильно утилизировать; все это вызывает серьезное загрязнение.
• Не выливайте химикаты и отработанное масло на землю или в стоки, ведущие к водоемам.
• Если это возможно, перерабатывайте отдельные биологически разлагаемые отходы, и работайте над уменьшением количества используемых отходов, которые не подлежат вторичной переработке.
• Уменьшите количество мяса, которое вы потребляете, или рассмотрите вегетарианский рацион.

Химическоезагрязнение среды промышленностью.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связанс окружающим миром. Но с тех пор как появилосьвысокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширилсяобъём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальнойопасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, всебольше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все большевмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашейпланеты, в которой существуетжизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающемуантропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуациюна планете.

Наиболеемасштабным и значительным является химическое загрязнениесреды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытовогопроисхождения. Прогрессирует инакопление углекислого газа ватмосфере. Дальнейшее развитие этогопроцесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температурына планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общейповерхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена междугидросферой и атмосферой. Не вызываетсомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая краспаду экосистемы. В целом всерассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметноевлияние на процессы,происходящие в биосфере.

Химическое загрязнение биосферы.

Свойреферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейшихсоставляющих биосферы - атмосферы. Человек загрязняетатмосферу уже тысячелетиями,однако последствия употребления огня, которым он пользовался весьэтот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась чернымпокровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистыйвоздух и незакопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха непредставляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмернообширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классическойдревности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Такбыло вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитиепромышленности «одарило» нас такими производственнымипроцессами, последствия которых вначалечеловек еще не мог себепредставить. Возникли города-миллионеры,рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.

Восновном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников вобщем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчасобщепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе сдымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургическиепредприятия, особенно цветной металлургии,которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора,частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нуждпромышленности, отопления жилищ, работытранспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферныезагрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно ватмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющимивеществами и компонентамиатмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенногозагрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химическиепредприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкоготоплива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгоранииуглеродистых веществ. В воздух онпопадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросамипромышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составнымичастями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданиюпарникового эффекта.

б) Сернистыйангидрид.Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется пригорении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общееколичество выброшенного в атмосферусернистого ангидрида составило 65 % отобщемирового выброса.

в) Серный ангидрид.Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечнымпродуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, которыйподкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовыхфакелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокойвлажности воздуха. Листовыепластинки растений, произрастающих нарасстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся вместах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургическиепредприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают ватмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводороди сероуглерод. Поступаютв атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические,нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаютсямедленному окислению до серного ангидрида.

д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия,производящие азотные удобрения, азотнуюкислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения,вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорныхудобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фториданатрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж)Соединения хлора.Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащиепестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь,соду. В атмосфере встречаются какпримесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлораопределяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг.сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов,смоляных веществ и цианистого водорода.

Аэрозольноезагрязнение атмосферы. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей вряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки.Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц междусобой или с водяным паром. Среднийразмер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегоднопоступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногеннойпыли приведены ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ

ВЫБРОС ПЫЛИ,

МЛН.Т/ГОД

1. Сжигание каменного угля

2. Выплавка чугуна

3. Выплавка меди (без очистки)

4. Выплавка цинка

5. Выплавка олова (без очистки)

6. Выплавка свинца

7. Производство цемента

Основнымиисточниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительныефабрики, металлургические, цементные, магнезитовыеи сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаютсябольшим разнообразием химического состава. Чаще всего в ихсоставе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже- оксиды металлов: железа, магния,марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большееразнообразие свойственно органическойпыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Онаобразуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих,нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источникамиаэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или жеиз отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовыевзрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва(250-300 тонн взрывчатых веществ) ватмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условногооксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязненияатмосферы пылью. Основныетехнологические процессы этихпроизводств - измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потокахгорячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ ватмосферу. К атмосферным загрязнителямотносятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Ониподвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителямипосле возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуютсяперекисные соединения, свободныерадикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовыватьсяособо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.

Обычноэто происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссиисуществует инверсия - расположения слояболее холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросысосредотачиваются под слоеминверсии, содержание их у земли резковозрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимическоготумана.

Фотохимическийтуман (смог). Фотохимический туманпредставляет собой многокомпонентнуюсмесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. Всостав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами.Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей,интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обменавоздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышеннойинверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаясяинверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такиеусловия создаются чаще виюне-сентябре и реже зимой. Припродолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекулдиоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарныйкислород с молекулярным кислородом даютозон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен сновапревращатьсяв молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Ноэтого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопныхгазов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые массы диоксида азота расщеппляютсяи дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон.Этот процесс в ночное время прекращается.В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различныеперекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихсяособой реакционной спосбностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем,Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическомувоздействию на организм человека оникрайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причинойпреждевременной смерти городских жителейс ослабленным здоровьем.

Проблемаконтролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями(ПДК). Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, неухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.

Обобщениевсей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО(Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюденийопределить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было вышеПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия - среднеустойчивой ПДК.Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя- индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средниеконцентрации различных веществ спомощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ былинаибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города.Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей.Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от видапромышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия несколькихотраслей промышленности, то создаетсяочень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфическихвеществ до сих пор остается нерешенной.

Химическое загрязнение природных вод.

Всякийводоем или водный источник связан сокружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формированияповерхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное икоммунальное строительство,транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых,несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяютхимическое, физическое и биологическиезагрязнения. Химическое загрязнениепредставляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания вней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так иорганической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение. Основныминеорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные дляобитателей водной среды. Это соединениямышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадаетв воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаютсяфитопланктоном, а затем передаются попищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферыпредставлен в таблице:

Вещество

Планктон

Ракообразные

Моллюски

7. Роданид

10. Сульфид

Степень токсичности (примечание):

Отсутствует

Оченьслабая

Слабая

Сильная

Очень сильная

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганическиекислоты и основания, обуславливающие широкий диапозонрН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способныхизменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существоватьтолько в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основныхисточников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянутьпредприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районаху берегов, однако некоторая их частьвыносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительноснижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона.Отходы, содержащие ртуть, обычноскапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепиводных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными улюдей, употреблявших в пищу рыбу,выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывалипромышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическоезагрязнение.Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной средыимеют не только минеральные, биогенныеэлементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенноеорганическое вещество, пагубно влияют насостояние водоемов. Осаждаясь, суспензиизаливают дно и задерживают развитие илиполностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих впроцессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовыватьсявредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые привогдят кзагрязнению всей воды в реке. Наличиесуспензий затрудняют также проникновениесвета в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, являетсясодержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действиеоказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержаниякислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют наповерхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности водыкислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов иводостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержаниинекоторых органических веществ впромышленных сточных водах предоставлена ниже:

Загрязняющие

вещества

Количество в мировом стоке,

млн.т/год

1. Нефтепродукты

3. Отходы производств

синтетических волокон

4. Растительные органические

Всвязи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатациейводные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением илинепроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясьв водной среде, органические отходы могутстать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическимиотходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера),но и тем, что требуют для своегоразложения много кислорода. Если бытовыесточные воды поступают в водоем в оченьбольших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого дляжизни морских и пресноводных организмов.

Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений).

Нефть инефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющуютемно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией.Нефть состоит преимущественно из насыщенныхалифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на4 класса:

а) Парафины(алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкиепарафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б) Циклопарафины- (30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана внефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Этисоединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в) Ароматические углеводороды- (20 - 40% от общего состава)- ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол,ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические(пирен).

г) Олефины(алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленнуюцепь.

Нефтьи нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющимивеществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступалооколо 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировойдобычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой израйонов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластныхвод, - все это обуславливает присутствие постоянныхполей загрязнения на трассах морскихпутей. В период за 1962-79 годы врезультате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневымистоками.

Объемзагрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегоднопопадает 0,5 млн.т.нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуяслои различной мощности. По цвету пленкиможно определить ее толщину:

Внешний вид

Количество нефти,

1. Едва заметна

2. Серебристый отблеск

Химическое загрязнение окружающей среды обусловлено следующими факторами:

1. повышением концентрации биогенных элементов из-за канализационных сбросов и стока с полей удобрений, вызывающих бурное развитие водорослей и нарушение баланса в существующих экосистемах;
2. отравлением воды, почвы и воздуха отходами химических производств;
3. воздействием на воду и почву продуктов сжигания топлива, снижающих качество воздуха и вызывающих кислотные дожди;
4. потенциальным заражением воздуха, воды и почвы радиоактивными отходами, образующимися при производстве ядерного оружия и атомной энергии;
5. выбросами углекислого газа и химических веществ, снижающих содержание озона, что может привести к изменению климата или образованию озоновых дыр.

Загрязнение атмосферы

Главным источником загрязнения атмосферы являются предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции и автомобильный транспорт. Выбросы в атмосферу содержат оксиды углерода, азота и серы, углеводороды, соединения металлов и пыль.

При попадании в атмосферу углерод постоянно переходит из органических соединений в неорганические и наоборот. Это проявляется как в процессе фотосинтеза – образовании органических соединений из CO 2 и воды в растениях под действием света, так и при дыхании человека и животных – кислород воздух при дыхании переходит в CO 2 , который возвращается в атмосферу.

Сжигание топлива, приводящее к образованию огромных количеств CO 2 и пыли, оказывает негативное воздействие на круговорот углерода в природе, создавая т.н. «парниковый эффект», который в свою очередь способен привести к изменению климата Земли за счет «глобального потепления».

Выделение в атмосферу пыли оказывает противоположный эффект – запыленность атмосферы задерживает излучение Солнца, чем может вызвать понижение температуры на Земле, т.н. «второй ледниковый период».

За счет обжига сульфидных руд на предприятиях цветной металлургии, а также работы тепловых электростанций в атмосферу попадает огромное количество SO 2 . Увеличение SO 2 , а также других оксидов неметаллов, в атмосфере вызывает образование т.н. «кислотных дожей» (рис. 1), оказывающих губительное действие на водные ресурсы планеты, вызывая гибель их обитателей, разрушает строительные материалы и памятники архитектуры.

Рис. 1 Кислотные осадки и их влияние на экосистему.

Составные части выхлопных газов автомобилей (CO, SO 2 , оксиды азота, тяжелые металлы) наносят огромный вред флоре и фауне планеты, а также могут быть причиной образования фотохимического смога, образование которого можно представить следующим образом:

2NO + O 2 =2NO 2 (окисление NO, выделяющегося с выхлопными газами)

NO 2 + O 2 = NO + O 3 (распад NO 2 под действием УФ-излучения солнца)

Образующийся в результате озон может вступать в реакции с углеводородами, находящимися в атмосфере, тем самым приводя к образованию смога.

Сжигание топлива, мусора, а также работа металлургической промышленности – основные источниками загрязнения атмосферы тяжелыми металлами, такими, как Zn, Co, Ni, U, Sn, Ge, Pb, Be, V, Hg, Mo, As и др.

Рассмотрим негативное воздействие присутствия тяжелых металлов в атмосфере на организм человека и окружающую среду на примере свинца, поскольку этот металл обладает кумулятивными (накопительными) свойствами. Свинец оказывает воздействие на ферментные системы и обмен веществ, способен накапливаться не только в организме человека, но и в морских отложениях, и в пресной воде.

Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови, сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и её генетический аппарат, подавляет кровообразование; нарушает белковый и углеводный обмены, способен заменять кальций в костях. Соединения свинца могут вызвать мутации и репарации ДНК.

Загрязнение водных ресурсов

Количество растворенного в воде кислорода – один из важнейших показателей качества воды, поскольку он необходим для жизни обитателей водоемов. При избыточном присутствии в воде органических веществ количество растворенного кислорода уменьшается, в результате чего происходит гибель рыбы и других обитателей водоемов, в вода приобретает гнилостный запах (процесс разложения органических веществ вместо аэробных бактерий осуществляют анаэробные, в результате чего выделяется CH 4 , NH 3 , H 2 S и PH 3).

Большой вред водным ресурсам наносят растворенные в воде минеральные удобрения, смываемые с поверхности почвы (нитраты, фосфаты и др.), вызывающие бурное развитие сорной травы и водорослей, что приводит к засорению водоемов и их гибели.

Промышленные сточные воды, содержащие огромное количество ядовитых для обитателей водоемов веществ, также оказывают негативное влияние на водные ресурсы планеты.

Загрязнение почв

Основная проблема, полученная человеком в результате загрязнения почв – её эрозия, т.е. разрушение плодородного слоя.

Применение минеральных азотных удобрений сильно загрязняет почву, поскольку нитраты накапливаются не только в почвах, но и в растениях, что приводит к ухудшению качества выращиваемой с/х продукции и отрицательному их действию на здоровье человека и животных. Нерациональное применение пестицидов также оказывает отрицательное воздействие на почву, среди которых наибольший вред наносят хлорорганические соединения (полихлорпинен, ДДТ).

Различные предприятия промышленности, а также транспортные магистрали в разной степени оказывают вредное воздействие на почву, путем ее загрязнения тяжелыми металлами (Pd, Cd, Cu, Zn, Hg, Bi), халькогенами (Se, Те и др.) и галогенами (F, Вг и др.).

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов - одна из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Она теснейшим образом связана со всей хозяйственной деятельностью людей, оказывающей глубокое, нередко губительное воздействие на биосферу, ее геохимические, экологические и другие функции поступательного развития, сохранение равновесного природного состояния и т.д. Зачастую происходит формирование окружающей среды, не благоприятствующей нормальной жизни человека, растений и животных.

Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потока энергии со снижением продуктивности или нарушением данной экосистемы.

Показатели влияния предприятия на состояние окружающей среды:

1) Влияние на воздушные ресурсы.

2) Влияние на водные ресурсы.

3) Влияние на земельные ресурсы.

4) Влияние на материальные ресурсы и отходы производства.

5) Экологичность выпускаемой продукции.

Загрязнение воздуха.

Основные причины загрязнения атмосферы – сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в XIX веке поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание вредных продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, топок, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них особенно выделяется сернистый ангидрид – ядовитый газ, легко растворимый в воде. Концентрация сернистого газа в атмосфере особенно высока в окрестностях медеплавильных заводов. Он вызывает разрушение хлорофилла, недоразвитие пыльцевых зерен, засыхание, опадание листьев хвои. Часть SO2 окисляется до серного ангидрида. Растворы сернистой и серной кислот, выпадая с дождями на поверхность Земли, причиняют вред живым организмам, разрушают здания. Почва приобретает кислую реакцию, из нее вымывается перегной (гумус) – органическое вещество, содержащее компоненты, необходимые для развития растений. Кроме того, в ней снижается количество солей кальция, магния, калия. В кислых почвах уменьшается и число обитающих в ней видов животных, замедлена скорость разложения. Все это создает неблагоприятные условия для роста растений. Каждый год в результате сжигания топлива в атмосферу поступают миллиарды тонн CO2 . Половина диоксида углерода, образующегося при сгорании ископаемого топлива, поглощается океаном и зелеными растениями, половина остается в воздухе. Содержание CO2 в атмосфере постепенно возрастает и за последние 100 лет увеличилось более чем на 10 %. CO2 препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая так называемый «парниковый эффект». Изменение содержания CO2 в атмосфере в значительной мере влияет на климат Земли. Промышленные предприятия и автомобили служат причиной поступления атмосферу многих ядовитых соединений – оксид азота, оксида углерода, соединений свинца (каждый автомобиль выделяет за год 1 кг свинца), различных углеводородов – ацетилена, этилена, метана, пропана, и др. Вместе с капельками воды они образуют ядовитый туман – смог, вредно действующий на организм человека, на растительность городов. Жидкие и твердые частицы (пыль), взвешенные в воздухе, уменьшают количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Так, в больших городах солнечная радиация уменьшается на 15 %, ультрафиолетовое излучение – на 30 % (а в зимние месяцы оно может совсем исчезнуть).

Меры по предотвращению загрязнений атмосферного воздуха.

Огромное значение приобретают работы по очистке воздуха и его охране. Эффективный путь снижения вредных выбросов в атмосферу - внедрение безотходных и малоотходных производственных технологических процессов, повышение эффективности действующих установок очистки воздуха, внедрение замкнутых воздушных циклов с частичной рециркуляцией воздуха. Промышленные агрегаты, особенно вновь вводимые, должны быть оборудованы пыле- и газоулавливающими средствами. В целом защита атмосферного воздуха от загрязнений должна проводиться не только в региональном или местном масштабе, но и в первую очередь в глобальном, поскольку воздух не знает никаких границ и находится в вечном движении.

Водные ресурсы: рациональное использование и охрана.

Основным источником загрязнения являются промышленные и коммунальные канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм, попадающие в воду с осадками и ливневыми стоками аэрогенных загрязнений. Среди загрязнителей наибольшую опасность представляют фенолы, нефть и нефтепродукты, соли тяжелых металлов, радионуклиды, пестициды и др. органические яды, органика, насыщенная бактериями, минеральные удобрения и т.д. Общая масса основных антропогенных загрязнителей гидросферы достигла 15 млд. тонн в год. Большая часть этих загрязнителей приходится на реки, где средняя их концентрация достигла 400 мг/л. Сброс канализационных стоков, особенно неочищенных или недостаточно очищенных оказывает отрицательное влияние на круговорот органического вещества в водоеме, грозит опасностью инфекционных заболеваний, в первую очередь человека.

Меры по охране воды:

Создание безотходных технологических процессов;

Не допускать смыва почвы, поступления агрохимикатов в реки и озера;

Применение высокой агротехники, правильное проведение пахоты и в целом обработки почвы;

Организация водопоя домашних животных, утилизация навоза;

Борьба с потерями нефтепродуктов при перевозке;

Контроль за ПДК;

Научное обоснование и долгосрочное прогнозирование водного хозяйства города, области, региона, и связанные с этим изменения в природной среде, оптимальное планирование и последовательное осуществление разумного водохозяйственного строительства, систематизация подхода к решению вопроса мониторинга, прогнозированию.

Земельные ресурсы: рациональное использование и охрана.

Процессы и явления, снижающие почвенное плодородие, разрушающие земельные ресурсы страны, уменьшающие площадь с/х земель, с некоторой условностью можно разделить на 4 группы:

1) природные процессы, неблагоприятное воздействие которых на почвенный покров предотвратить нельзя (землятресение, извержение вулканов, карсты, смывание почв на склонах и т.д.).

2) природные процессы, которые человек иногда может в какой-то мере предотвратить или уменьшить их неблагоприятное воздействие на почву;

3) природные процессы, интенсивное проявление которых во многом обусловлены неразумной хозяйственной деятельностью человека (интенсивный смыв и размыв почвы поверхностным стоком временных водных потоков, заболачивание почв, выдувание);

4) явления, целиком связанные с хозяйственной деятельностью человека (загрязнение почв токсическими выбросами, при работе промышленных предприятий и транспорта). Разрушение в результате чрезмерной обработки почв, от неправильного применения удобрений и пестицидов, при разработке месторождений полезных ископаемых, радиоактивное загрязнение почвы, необоснованного отчуждения ценных с/х земель для использования в других отраслях народного хозяйства.

Кислые атмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.

Почвозащитные мероприятия:

1) защита почв от эрозии путем высева однолетних и многолетних трав;

2) -приемы почвозащитной обработки трав (глубокая вспашка, рыхление, кротование);

Приемы, снижающие скорость стекания воды (лункование, обвалование, бороздование);

Приемы, снижающие силу ветра в приземном слое (плоскорезная обработка, посев по стерне);

3) снегозадержание, регулирование снеготаяния;

4) агротехнические приемы, повышающие плодородие почвы (внесение удобрений);

5) агрофизические приемы, повышающие противоэрозионную устойчивость почв (внесение различных препаратов)

6) лесомелиоративные почвозащитные мероприятия (посадка лесных полос и массивов).

При абстрактном подходе все проблемы окружающей среды можно свести к человеку, сказать, что любое отрицательное воздействие на окружающую среду исходит от человека - как субъекта хозяйственной деятельности, производителя, потребителя, носителя технического прогресса, да и просто жителя планеты. В этой связи необходимо проанализировать некоторые аспекты деятельности человека, которые оказывают особо вредное воздействие на среду. Среди них производство, транспорт, потребление, использование современной техники, урбанизация и т.д., как основные источники загрязнения и ухудшения окружающей среды. Такой подход дает возможность выделить те сферы деятельности человека, которые наносят вред или создают угрозу среде, наметить пути их исправления или предотвращения.

Меры улучшения качества окружающей среды

1) Технологические:

разработка новых технологий;

очистные сооружения;

электрификация производства, быта, транспорта.

2) Правовые:

создание законодательных актов по поддержанию качества окружающей среды

3) Архитектурно-планировочные

зонирование территории населенного пункта;

озеленение населенных мест;

организация санитарно-защитных зон;

рациональная планировка предприятий и жилых кварталов.

4)Инженерно-организационные

Подходы и технологии в стратегии минимизации отходов содержат в себе следующие позиции:

1) Система учета материалов (менеджмент) и совершенствования существующих операций.

Учет и отслеживание потоков материалов;

Закупка малотоксичных и нетоксичных материалов;

Совершенствование способов хранения сырья и материалов;

Строгое соблюдение графиков текущего обслуживания и предварительного ремонта оборудования;

Внедрение программ по обучению персонала и налаживание обратной связи.

2)Совершенствование оборудования.

Внедрение безотходного оборудования или производящего минимальное количество отходов;

Перепрофилирование существующих производственных мощностей на выпуск продукции с меньшим количеством образующихся отходов;

Повышение эффективности существующего оборудования;

Модификация оборудования с целью повышения существующих или созданных новых возможностей для восстановления или рециркуляции сырья;

Устранение источников потерь и утечек сырья.

3)Модификация производственных процессов.

Оптимизация использования сырья;

Замена токсичных материалов на нетоксичные;

Переориентация конечных продуктов на минимальное содержание токсичных веществ или полное их отсутствие;

Изменение условий протекания процессов в направлении сокращения образования отходов.

4)Рециркуляция и вторичное использование сырья.

Внедрение оборотных систем для прямой рециркуляции;

Рециркуляция на производственном оборудовании для вторичного использования сырья и материалов;

Рециркуляция вне пределов цеха для последующего использования;

Разделение отходов по типам с учетом возможностей их регенерации;

Отделение токсичных отходов от нетоксичных;

Участие в обмене отходами (использовать отходы другой компании в качестве альтернативного сырья).

Экологическая политика может способствовать оптимизации управления ресурсами, созданию общественного доверия и развитию рыночных возможностей. Многие новые чистые и низкоотходные технологии не только снижают загрязнения, но и экономят расход сырых материалов и энергии до такой степени, что снижение издержек сможет более, чем возместить исходные, более высокие, инвестиционные затраты и таким образом снизить себестоимость единицы продукции. Широкие возможности скрыты в использовании генетической инженерии и биотехнологии для сельского хозяйства, пищевой промышленности, химии и фармацевтики, очистки окружающей среды и получения новых материалов и энергетических источников.

В решении вопроса об охране окружающей среды необходимо международное сотрудничество. Оно является потребностью эпохи, условием существования и прогресса человечества. Во Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) осуществляется работа по решению проблем здравоохранения и окружающей среды, питьевого водоснабжения и санитарии, безопасных химических веществ. Взаимодействие с МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) включало проведения экспертизы уровня безопасности АЭС, обращение с радиоактивными отходами.

Важную роль в решении экологических проблем играют международные неправительственные организации: Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП), Всемирный фонд охраны природы (ВФОП), Международный совет научных союзов (МСНС), Международная молодежная федерация (ММФ) и многие другие.

Время стихийного, безоглядного использования природных ресурсов уже прошло. Природопользование должно осуществляться только на научной основе, с учетом всех тех сложных процессов, которые происходят в окружающей среде, как без участия, так и при участии человека.