Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЭПЧД ответы (ЭКЗАМЕН)
1 БИЛЕТ.
1. Влияние гидроэнергетики на поверхностные воды.
Влияние на поверхностные воды очень разнообразно. Создание водохранилищ приводит к изменению не только естественного гидрологического режима реки, но и других, связанных с ним природных процессов (гидрохимических, гидробиологических и т. д.). Эти изменения обусловлены, прежде всего, перераспределением речного стока в течение определенного периода, обычно года.
Изменение характера русловых процессов выражается в понижении отметок гребней перекатов и повышении дна плесовых участков, т.е. происходит выравнивание профиля русла (Электроэнергетика ..., 1995). Водохранилища изменяют термический режим рек на нижележащих участках, так как осенью из них поступает более теплая, а весной более холодная вода, чем в реках, при этом различия составляют в среднем 2-4С. Протяженность зоны влияния иногда достигает сотен километров (Авакян и др., 1987).
Неравномерность суточного и недельного режимов расхода воды приводит к резким изменениям ледового режима. В районах с холодным климатом это нередко приводит к возникновению заторов и зажоров, вызывающих подъемы уровня воды. Изменение гидрохимического режима выражается в выравнивании химического состава вод по сезонам, а также в сокращении стока биогенных веществ. Например, в результате создания Асуанской плотины прекратилось поступление плодородного ила в дельту Нила и восточную часть Средиземного моря (Goudie, 1997). В связи с этим в 300 раз снизился вылов сардин на акватории, связанной с р. Нил. Строительство Нурекской ГЭС на р. Вахш прекратило ежегодное поступление 1,3 млн т гумуса на пойменные земли, сейчас эти наносы остаются в донных отложениях Нурекского водохранилища (Горшков, 1992).
Вариации гидрологического, гидрохимического и термического режимов приводят к изменению условий развития ихтиофауны, так как уменьшается биомасса кормовых организмов и ухудшаются условия нереста, нагула и зимовки рыб (Авакян и др., 1987). Снижение расходов в половодье уменьшает площадь затопления поймы и сокращает пополнение запасов грунтовых вод (Водохранилища ..., 1986). В свою очередь, это влияет на почвенно-растительный покров и животный мир речных долин и дельт.
В водохранилищах происходит резкое снижение водообмена по сравнению с реками. Например, в водохранилищах суточного регулирования он происходит 15-20 раз в год, сезонного - 1 раз в 1-4 года (Электроэнергетика ..., 1995). Снижение скоростей течения приводит к отложению на дне почти всех влекомых наносов и существенной части взвешенных твердых частиц. В среднем в водохранилищах остается около 90-95% наносов, что обусловливает их заиление (Авакян и др., 1987).
В зависимости от конкретных условий качество воды в водохранилищах может быть и выше, и ниже по сравнению с реками. Улучшению качества способствуют процессы самоочищения вследствие седиментации, отстоя, разбавления, разрушения органических веществ и т.д. Снижение качества обусловлено замедлением водообмена, развитием органической жизни и процессами кислородной и термической стратификации. Водохранилища более подвержены загрязнению по сравнению с реками (Электроэнергетика ..., 1995).
Для водохранилищ характерен процесс переформирования берегов, который особенно интенсивен в первые годы после их наполнения. Потери земли вследствие переработки берегов могут достигать значительных величин. Например, на Цимлянском водохранилище за первые 12 лет эксплуатации было потеряно около 5 тыс. га, т.е. около 2% площади затопления (Электроэнергетика ..., 1995). Еще один результат создания водохранилищ - подтопление земель вследствие подъема уровня грунтовых вод. На разных водохранилищах такие территории составляют от 3 до 15% от площади затопления (Водохранилища ..., 1986). Подтопление, в свою очередь, вызывает изменение видового состава растительности в прибрежной зоне.
2. Гальваническое производство и его технологические операции
Цель гальванического производства – нанесение покрытий из металлов, сплавов и конверсионных слоев (фосфатных, оксидных и др.). По видам покрытий объем производства распределяется так (%): цинкование – 58,8; никелирование – 10,0; меднение – 8,4; хромирование – 8,4; кадмирование – 4,6; лужение – 2,7 (Запольский, Образцов, 1989). Ежегодно в мире обрабатывается несколько миллиардов квадратных метров металлических поверхностей, причем на эти цели расходуется 50% добываемого кадмия, 25% олова, 15% никеля (Бек, 1991).
При нанесении покрытий производятся следующие технологические операции (Гальванотехника, 1987): 1) травление; 2) обезжиривание; 3) активирование; 4) нанесение специального электропроводящего слоя; 5) нанесение металлического покрытия; 6) специальная обработка покрытий.
3. Задачи авиационного химического ухода при лесовосстановлении
Основные задачи авиационного химического ухода: 1) повышение плодородия почвы; 2) регулирования состава молодняков. Для решения первой задачи преимущественно используют внесение удобрений. Это приводит к увеличению прироста древесины, однако влечет за собой значительное загрязнение водоемов и, соответственно, влияние на ихтиофауну (Munson et al., 1993).
Для регулирования состава молодняков, сформировавшихся на вырубках естественным путем, применяются химические препараты – арборициды. Их использование основано на избирательном действии на разные древесные породы. Например, в смешанных сосново-лиственных молодняках сосна, будучи более ценной породой, страдает от затенения мелколиственными деревьями (осина, береза, ива, ольха, липа). Такие лесные массивы опрыскивают препаратами, которые вызывают гибель значительной части деревьев лиственных пород, при этом лишь слабо повреждая хвойные деревья.
Многочисленные исследования, проводившиеся на участках применения таких препаратов, показали, что они крайне негативно сказываются практически на всех видах животных. Это проявляется в снижении интенсивности размножения многих групп животных, сокращении численности отдельных видов, нарушениях развития и т.д. (Соколов, 2008). Влияние средств борьбы с сорняками аналогично, кроме этого использование гербицидов приводит к снижению содержания в почве азота и других питательных веществ (Munson et al., 1993).
2 БИЛЕТ.
1. Влияние гидроэнергетики на животный мир
Влияние на растительность выражается в затоплении лесов при наполнении водохранилищ. Например, при строительстве Усть-Илимской ГЭС под водой оказалось более 20 млн м3 древесины (Инженерная экология …, 2003). Создание водохранилищ вызывает также кардинальное изменение высшей водной растительности и фитопланктона. Для многих водохранилищ серьезной проблемой является бурное развитие синезеленых водорослей («цветение» воды). Воздействие на почвы связано с их подтоплением.
Наполнение водохранилищ обычно отрицательно сказывается на фауне. Быстрое затопление территории часто вызывает гибель значительного количества животных. Скорость передвижения многих видов животных (змей, землероек, кротов, ежей и т. д.) недостаточна для того, чтобы спастись от распространяющейся воды. К тому же в начале затопления в долинах со сложным рельефом образуется много временных островов, на них скапливается большое количество зверей, многие из которых потом гибнут.
Затопление пойм приводит к уничтожению наиболее богатых и своеобразных биогеоценозов и исчезновению местообитаний многих животных. Птицы и животные, вытесненные из зоны затопления, концентрируются в прибрежной зоне, где природные условия обычно менее разнообразны по сравнению с затопленной территорией. Неблагоприятный уровенный режим обусловливает снижение численности водоплавающих и болотных птиц, а также полуводных животных.
Создание водохранилищ существенно отражается на ихтиофауне. Меняются скорость роста рыб, численность и структура популяций, продолжительность жизни, условия размножения и созревания особей и т.д. На большинстве крупных рек мира возведение плотин привело к разрыву путей миграции ценных проходных и полупроходных рыб (осетровые, лососевые, сельдевые). Их нерестилища оказались недосягаемыми для производителей. Рыбы гибнут при покатной миграции через турбины и плотины. При этом особо многочисленны потери на высоконапорных узлах в результате баротравм плавательного пузыря рыб при выходе из водохранилища в нижний бьеф плотины (Соколов и др., 1978). Образование водохранилищ имеет и положительное влияние на ихтиофауну, так как происходит значительное увеличение площади биотопов, подходящих для нагула и размножения рыб. Как правило, улов рыбы в водохранилищах превышает вылов рыбы, обитавшей в речных условиях до гидростроительства.
2. Воздействие машиностроения на окружающую среду
По характеру воздействия на окружающую среду энергетические подразделения (котельные) не отличаются от тепловых электростанций, а литейные и прокатные производства могут рассматриваться как небольшие металлургические предприятия.
Тепловые электростанции в основном оказывают влияние на следующие компоненты окружающей среды: 1) воздух; 2) поверхностные воды; 3) почвы. Определенное значение имеет также тепловое и шумовое воздействия. Опосредованно ТЭС влияют и на другие компоненты (растительность, грунтовые и подземные воды и т.д.). Воздействие на атмосферу выражается в расходовании огромных количеств кислорода и загрязнении воздуха. Основными загрязнителями атмосферы являются летучая пыль (зола), оксиды серы, оксиды азота и углекислый газ.
Некоторые элементы попадают в атмосферу в количествах, превышающих их добычу из месторождений.
Следует отметить, что величина выбросов не является достаточно показательной, так как определяет только количество выпадающих загрязняющих веществ. Реакции, происходящие в атмосфере, приводят к изменению выброшенных соединений. Одни выбросы, реагируя между собой или природными элементами атмосферы, переходят в более опасные соединения, другие, наоборот, становятся безопасными. Например, окись азота, окисляясь до двуокиси, выпадает на землю в виде связанного азота, заменяя в почвах повышенной щелочности обычные удобрения.
Влияние на поверхностные воды осуществляется по двум направлениям: 1) изменение качественного состояния водных объектов; 2) воздействие на их количество. Изменение качественного состояния происходит при сбросе в водоемы сточных вод с повышенными концентрациями загрязняющих веществ.
Основными загрязнителями водных объектов являются минеральные соли (главным образом сульфаты и хлориды), а также нефтепродукты (различные масла, сернистые мазуты, керосины и т.д.) и другие поллютанты (продукты коррозии, растворы неорганических кислот, органические соединения и т.д.). Опасность загрязнения поверхностных вод растворимыми солями состоит в том, что они в отличие от других загрязнителей (твердые частицы, органические, токсические, поверхностно-активные вещества и т.д.) не подвергаются воздействию агентов окружающей среды (осаждению, разложению, усвоению живыми организмами и т.д.), поэтому их можно извлечь лишь искусственным путем (Электроэнергетика ..., 1995).
Другие поллютанты попадают в водоемы с водами систем охлаждения, гидрозолоудаления, отработавшими растворами после химической очистки теплосилового оборудования и т.д. В целом масштабы влияния тепловой энергетики на качественное состояние водных объектов не очень велики.
Количественные воздействия выражаются в безвозвратном изъятии водных ресурсов. Основные потери воды происходят при функционировании систем охлаждения (градирни, пруды-охладители и охладительные каналы).
Воздействия теплоэнергетики на почвы также можно подразделить на количественные и качественные. Первые выражаются в отчуждении земель для строительства электростанций (основные сооружения, водохранилища-охладители, золоотвалы и т.д.).
Изменение качества почв обусловлено пылением с поверхности золоотвалов, оседанием атмосферных выбросов непосредственно на почву и смывом осадками токсических веществ с растительности.
Воздействие на растительность обусловлено в основном контактом зеленых частей растений с атмосферными примесями и ухудшением почв. Загрязнение почв существенно сказывается на урожайности.
3. Главные факторы загрязнения атмосферы автомобильным транспортом
Загрязнение атмосферы является наиболее значимым воздействием автомобильного транспорта. Его главными факторами являются: 1) отработавшие газы двигателей; 2) картерные газы; 3) испарение топлива из бака, карбюратора и трубопроводов; 4) продукты истирания шин, тормозов и других частей автомобиля; 5) продукты износа дорожного полотна и т.д.
Основным загрязнителем являются отработавшие газы двигателей. Главным компонентом выбросов является двуокись углерода, однако с учетом токсичности важнейшими загрязнителями являются угарный газ (СО) и свинец в бензиновых двигателях и двуокись серы в дизелях. Основными факторами, обусловливающими загрязнение, являются конструкционные характеристики двигателей и используемое топливо, которые усугубляются условиями эксплуатации, развитием сети пунктов диагностики токсичности и регулирования двигателей, состоянием дорог и уровнем организации дорожного движения.
Во многих странах автомобильный транспорт вносит основной вклад в загрязнение атмосферы. Например, в ФРГ его доля составляет: по оксиду углерода – 60%, оксидам азота – 54%, углеводородам – 37%, диоксиду серы – 2%, пыли – 4%. Ежегодное истирание покрышек оценивается в этой стране в 120 тыс. т (Окружающая среда, 1999, т. 1).
3 БИЛЕТ.
1. Влияние гидроэнергетики на геологическую среду
Влияние на геологическую среду выражается в повышении сейсмичности. Хорошо известно, что создание больших водохранилищ (с толщиной водного слоя более 100 м и площадью в сотни квадратных километров) в районах тектонической активности приводит к землетрясениям. Примеры взаимосвязи водохранилищ и землетрясений: Кремаста в Греции, Койна в Индии, Качива в Зимбабве и Замбии и т. д., где имели место землетрясения силой свыше шести баллов (Николаев, Верещагина, 2006; Mekkawi, Schnegg, 2004). Считается, что причиной землетрясений является увеличение гидростатического давления внутри горных масс. Однако утверждать, что их создание в сейсмических районах обязательно должно приводить к повышению сейсмичности, нельзя, наполнение ряда крупных водохранилищ в сейсмических районах не вызвало активизации землетрясений.
2. Воздействие промышленности строительных материалов на окружающую среду
промышленность строительных материалов дает до 10% всех загрязнений. Данная отрасль влияет на следующие компоненты и параметры окружающей среды: 1) атмосферный воздух; 2) почвы; 3) поверхностные воды; 4) геологическая среда; 5) отчуждение земель; 6) тепловое загрязнение; 7) радиоактивное загрязнение.
Отрицательное воздействие на атмосферу в основном обусловлено выбросом пыли. Например, в России на долю строительной индустрии приходится 11,4% выбросов твердых веществ от всей промышленности (Янин, 2004б). Главными источниками ее поступления в атмосферу являются цементные заводы, известковые печи, установки по производству магнезита, печи по обжигу кирпича, установки по производству асфальта (Бретшнайдер, Курфюст, 1989).
Например, сырьем для производства цемента служат известняк, мел, реже мраморы, мергели, травертин, легкоплавкие глины и суглинки (Географический энциклопедический словарь, 1988). Для производства 1 т цемента необходимо раздробить, размолоть, обжечь и перевезти около 3 т кускового материала, который почти полностью превращается в мелкую пыль, состоящую из смеси карбоната кальция (СаСО3), оксида кальция (извести - СаО) и т.д. (Вайнштейн, Вайнштейн, 2003).
Воздействие на почвы происходит, в частности, при работе асфальтобетонных заводов, перевозке асфальта. Отмечается повышенное поступление в них ряда химических элементов, среди которых цинк, медь, ртуть, молибден, хром, свинец (Дорожукова, Янин, 2004).
Загрязнение поверхностных вод обусловлено следующими процессами (Environmental Assessment ..., 1992): 1) слив жидкости из отстойников, используемых для вымачивания пыли; 2) рассыпание обжигаемого материала; 3) хранение сырьевых материалов и производственных отходов. Эти процессы приводят к повышению рН, загрязнению взвешенными и растворенными веществами, преимущественно калием и сульфатами.
Влияние на геологическую среду обусловлено двумя факторами (Говорушко, 2009): 1) переработка огромных объемов природных материалов (песок, глина, щебень, гравий, известняк и т.д.); 2) выемка большого количества грунта. Например, объем земляных работ при строительстве цементного завода мощностью 1,2 млн т в год составляет примерно 1,3 млн м3 (Хазанов, 1975).
Отчуждение земель вызывается значительными объёмами отходов. Однако, как правило, они нетоксичны или малотоксичны. К тому же большая их часть возвращается в производство (Рудский, Стурман, 2006).
Тепловое загрязнение связано с тем, что изготовление многих видов продукции требует больших затрат энергии. Например, на производство цемента используется 1% мирового потребления энергии (Аврорин, 1999). Для изготовления одного керамического кирпича требуется до 0,27 кг условного топлива (Филатов, 2005). В основном, энергия потребляется при процессах высокотемпературного обжига (кирпич, черепица, кафель, фаянсовые и фарфоровые сантехнические изделия и т.д.). Тепловое загрязнение касается атмосферы, поверхностных вод (сброс технической охлаждающей воды) и почв.
Радиоактивное загрязнение обусловлено тем, что некоторые природные каменные материалы (граниты, сиениты, порфириты) имеют повышенный радиоактивный фон (Филатов, 2005). В целом, его значение невелико.
Для предприятий промышленности строительных материалов характерны повышенные профессиональная заболеваемость, травматизм и смертность. Например, в России на предприятиях строительной отрасли ежегодно травмируется более 20 тыс. работников, из них более 1 тыс. чел. погибает (Коптев и др., 2003).
Воздействие промышленности строительных материалов на окружающую среду может быть положительным. Во-первых, печную пыль цементных заводов можно использовать для известкования почв, нейтрализации кислых шахтных вод, стабилизации опасных отходов или в качестве наполнителя асфальта. Во-вторых, технология производства цемента пригодна для использования или уничтожения самых разнообразных отходов (Филатов, 2005).
3. Загрязнение поверхностных вод автомобильным транспортом
Сооружение дорог часто вызывает изменение поверхностного стока и режима грунтовых вод, что является следствием создания новых геоморфологических форм при возведении земляного полотна. В том случае, когда дорожная насыпь прерывает естественный сток, с верховой стороны происходит переувлажнение, повышение уровня грунтовых вод, постепенное заболачивание и преобразование флоры и фауны. С низовой стороны местность осушается, соответственно меняется и биогеоценоз. Особенно интенсивно происходит изменение стока при прокладке дорог на заболоченных территориях.
Загрязнение поверхностных вод происходит двумя путями. Первый – перенос в водоемы механических (осадки, взвеси, эмульсии) и химических (растворенные вещества в ионной и молекулярной форме) поллютантов, образующихся при строительстве и эксплуатации дорог. Содержание загрязнений в стоках зависит от района, интенсивности транспортного потока и т.д. Во многих районах важнейшим загрязнителем являются химические вещества, использующиеся для борьбы с гололедом (хлориды, нитраты, фосфаты и сульфаты Na, Ca, Mg, спирты, глюколи). Наиболее употребимы хлористые соединения, в частности NaCl и CaCl2.
Второй путь – сброс сточных вод автотранспортных предприятий. Основными загрязнителями являются нефтепродукты, щелочи, кислоты, смазочно-охлаждающие жидкости и т.д., образующиеся при мойке автомобилей, заправке аккумуляторов, ремонте системы охлаждения и прочих операциях.
4 БИЛЕТ.
1. Климатические последствия создания водохранилищ
Влияние на атмосферный воздух выражается в изменении климата прилегающих территорий. На крупных равнинных водохранилищах климатические изменения затрагивают территорию, соизмеримую с площадью зеркала, горные водохранилища на климат влияют незначительно. Все климатические изменения связаны в основном с увеличением суммарной радиации и изменением радиационного баланса водоема, а также с большей теплоемкостью водной массы по сравнению с сушей. Суть из\u001fменений заключается в снижении континентальности климата. Сглаживается суточный ход температур, возрастает влажность воздуха, меняется скорость и направление ветра, резко уменьшается число дней со штилем, в безледоставный период года меняются режим облачности и количество вы\u001fпадающих осадков: над акваторией несколько уменьшается, а над побережьем увеличивается. В зимний период при существовании полыньи в нижнем бьефе увеличивается повторяемость туманов.
2. Воздействие деревообрабатывающей промышленности на окружающую среду
Деревообработка в основном влияет на следующие природные компоненты: 1) атмосферный воздух; 2) почвы; 3) подземные воды. Кроме этого она оказывает серьезное воздействие на здоровье людей.
Влияние на атмосферный воздух связано в основном с выбросами пыли при механической обработке древесины и газов при химической обработке. В 1991 г. выбросы вредных веществ в атмосферу в деревообрабатывающей промышленности России составили 855,3 тыс. т (Лапкаев, Рогов, 2005).
Пыль это мелкие твердые частицы, взвешенные в воздушной среде. Её подразделяют на грубую, видимую простым глазом, более тонкую, видимую при прохождении через воздух солнечных лучей, и невидимую невооруженным глазом.
Наиболее интенсивное пылеформирование характерно для круглопильных, форматно-раскроечных, ленточно-пильных и ленточно-шлифовальных станков (Ломакин и др., 2005). Например, шлифовальные станки за смену производят от 24 до 2040 кг пыли (Лапкаев, Рогов, 2005).
Самой опасной является тонкодисперсная пыль с размером частиц менее 10 мкм. При механической обработке древесины эта пыль составляет около 65% ее общего количества (Янин 2004б). Из всех видов механической обработки самым значимым с этой точки зрения является шлифование. С точки зрения токсичности наиболее опасной является пыль красного дерева (bucoumea). Далее следуют ясень, лиственница, сосна, береза, дуб (Лапкаев, 2005).
Объёмы отходов при механической обработке древесины относительно невелики. Например, на лесопильных заводах провинции Британская Колумбия (Канада) они составляют 3-6% (Orban et al., 2002). Обычно они содержат 34,5% коры, 15,4% опилок, 8,5% обрезков, 21,9% стружки, 19,6% других отходов (Янин, 2004б). При измельчении этих отходов с целью дальнейшей переработки также происходит повышенное пылевыделение.
Газообразные выбросы в большей степени связаны с производством древесно-стружечных плит и представлены сильно пахнущими терпеновыми углеводородами и формальдегидами. Например, в ФРГ около 40 предприятий, производящих древесно-стружечные плиты, в 1979 г. выбросили в атмосферу 4,6 тыс. т этих органических соединений (Окружающая среда, 1999, т. 1).
Выбросы в атмосферу также связаны с использованием различных лакокрасочных материалов, при изготовлении пропиточных растворов, предназначенных для защиты древесины и обработанных лесоматериалов. Здесь используются разнообразные органические и неорганические соединения: масла, поверхностно-активные вещества, кислоты, растворители, соли и т.д. (Попова, Харук, 1991). Некоторое значение имеют выбросы деревообрабатывающими предприятиями оксидов углерода, азота, серы, а также озона (Шилова, Рогов, 2001).
Воздействие на почвы и подземные воды связано, главным образом, с выщелачиванием захороненных древесных отходов (Bassett, 1996). Определенный вклад вносит проникновение в почву токсичных соединений консервантов в процессе пропитки и сушки древесины, а также их вымывание в процессе эксплуатации консервированной древесины (Попова, Харук, 1991).
3. Воздействие автомобильного транспорта на животный мир
Воздействие на животный мир может быть как положительным (придорожные полосы служат экологическими нишами для синантропных и полусинантропных видов птиц и млекопитающих, дороги являются коридорами миграции), так и отрицательным (создание экологических барьеров, гибель животных при столкновениях с машинами, разрушение местообитаний животных и т.д.).
Дороги часто служат барьером для передвижения животных. Преодолимость дороги для них в основном зависит от её ширины и интенсивности движения (William, Rodney, 2006). Наблюдения за дикими косулями в Швейцарии показали, что при интенсивности движения 2000 автомобилей в сутки переходят дорогу лишь 20% животных. При интенсивности 6000 автомобилей в сутки дорога становится непреодолимой (Govorushko, 2009).
Наиболее «кровавые периоды» – весна и осень, сумерки и рассвет. Причины, заставляющие животных пресекать дорогу: 1) наличие на ней или вблизи нее пищи (сами погибшие животные становятся кормом для птиц, из автомобилей выбрасываются пищевые отходы); 2) нагретый асфальт и освещение дорог привлекают рептилий и ночных насекомых; 3) миграционные пути.
Гибель от столкновения с транспортными средствами наблюдается, прежде всего, у животных с высокой подвижностью (птицы), определенными особенностями организма (медленное перемещение, неповоротливость, слабость слуха или зрения), с уязвимыми чертами поведения (остановки при освещении фарами, защитные позы при опасности, ночная активность), а также у животных с обширными индивидуальными участками (амфибии, копытные).
Количество гибнущих на дорогах животных чрезвычайно велико. Например, в Нидерландах ежегодно гибнет 159 тыс. млекопитающих и 653 тыс. птиц, в Болгарии – 7 млн. птиц, в Австралии – 5 млн. лягушек и рептилий. На дорогах США ежедневно погибает 1 млн позвоночных животных (Forman, Alexander, 1998).
Автомобильный транспорт способствует биоинвазиям растений и животных. Например, азиатский тигровый комар Aedes albopictus был случайно завезен из Японии в западное полушарие в середине 80-х годов при перевозке изношенных шин. С тех пор этот вид укоренился в США, Аргентине, Бразилии, Гватемале, Доминиканской Республике, Кубе и Мексике.
5 БИЛЕТ.
1. Воздействие тепловых электростанций на атмосферу
Воздействие на атмосферу выражается в расходовании огромных количеств кислорода и загрязнении воздуха. Основными загрязнителями атмосферы являются летучая пыль (зола), оксиды серы, оксиды азота и углекислый газ. Вклад тепловой энергетики в загрязнение воздушного бассейна оценивается в 27%, при этом твердые частицы составляют 31% от общего количества выбросов, диоксид серы 42%, оксиды азота 24% (Голубев, 2006).
Тепловые электростанции ежегодно выбрасывают в атмосферу более 200 млн т окиси углерода, 50 млн т различных углеводородов, 150 млн т двуокиси серы, более 50 млн т окислов азота, 250 млн т мелкодисперсных аэрозолей (Введение ..., 1992). В зависимости от состава топлива в воздух попадают также другие поллютанты. Например, при сжигании угля в атмосфере ежегодно рассеивается 280 тыс. т мышьяка и 224 тыс. т урана (Христофорова, 1989).
Некоторые элементы попадают в атмосферу в количествах, превышающих их добычу из месторождений. Например, поступление молибдена от угольных электростанций больше в 3 раза, мышьяка – в 7, урана и титана – в 10, алюминия, йода и кобальта – в 15, ртути в 50 раз, лития, ванадия, стронция, бериллия, циркония – в сотни, галлия и германия – в тысячи раз (Инженерная экология …, 2003). При сжигании угля освобождается больше металлов, чем выносится с речным стоком (ванадий в 400 раз, молибден – в 35, углерод в 20 раз) и т.д. (Перельман, Касимов, 1999).
Современная угольная электростанция мощностью 1 млн кВт, ежегодно расходует около 3 млн. т угля и выбрасывает в окружающую среду 7 млн т СО2, 120 тыс. т двуокиси серы, 20 тыс. т оксидов азота и 750 тыс. т летучей золы (Хотунцев, 2002).
Следует отметить, что величина выбросов не является достаточно показательной, так как определяет только количество выпадающих загрязняющих веществ. Реакции, происходящие в атмосфере, приводят к изменению выброшенных соединений. Одни выбросы, реагируя между собой или природными элементами атмосферы, переходят в более опасные соединения, другие, наоборот, становятся безопасными. Например, окись азота, окисляясь до двуокиси, выпадает на землю в виде связанного азота, заменяя в почвах повышенной щелочности обычные удобрения.
2. Виды деревообрабатывающих станков и экологические проблемы их эксплуатации
Деревообрабатывающая промышленность включает в себя комплекс отраслей по заготовке, механической и химической обработке и переработке древесины. Она производит пиломатериалы, фанеру, древесные плиты, мебель, спички, шпалы и т.д. Экологические последствия заготовки древесины рассмотрены в разд. 4.2.1. В России количество работающих в отрасли превышает 5 млн. чел. (Лапкаев, Рогов, 2005).
Механическая переработка древесины производится с помощью станков. Основными видами деревообрабатывающих станков являются: 1) распиливающие (ленточные, круглопильные, пилорамы, обрезные, многопильные, торцовочные, форматно-раскроечные); 2) фрезерные; 3) фуговальные; 4) рейсмусовые; 5) токарные; 6) четырехсторонние; 7) сверлильные; 8) шлифовальные; 9) шипорезные и т.д.
Механическая переработка основана, главным образом, на четырех технологических операциях: 1) пиление; 2) строгание; 3) сверление; 4) шлифование. В ее результате получают пиломатериалы, используемые для строительства, производства мебели, отделочных материалов, музыкальных инструментов, спортивного инвентаря, небольших судов и т.д. (Набатов, 1997).
Пыль это мелкие твердые частицы, взвешенные в воздушной среде. Её подразделяют на грубую, видимую простым глазом, более тонкую, видимую при прохождении через воздух солнечных лучей, и невидимую невооруженным глазом.
Наиболее интенсивное пылеформирование характерно для круглопильных, форматно-раскроечных, ленточно-пильных и ленточно-шлифовальных станков (Ломакин и др., 2005). Например, шлифовальные станки за смену производят от 24 до 2040 кг пыли (Лапкаев, Рогов, 2005).
Самой опасной является тонкодисперсная пыль с размером частиц менее 10 мкм. При механической обработке древесины эта пыль составляет около 65% ее общего количества (Янин 2004б). Из всех видов механической обработки самым значимым с этой точки зрения является шлифование. С точки зрения токсичности наиболее опасной является пыль красного дерева (bucoumea). Далее следуют ясень, лиственница, сосна, береза, дуб (Лапкаев, 2005).
Объёмы отходов при механической обработке древесины относительно невелики. Например, на лесопильных заводах провинции Британская Колумбия (Канада) они составляют 3-6% (Orban et al., 2002). Обычно они содержат 34,5% коры, 15,4% опилок, 8,5% обрезков, 21,9% стружки, 19,6% других отходов (Янин, 2004б). При измельчении этих отходов с целью дальнейшей переработки также происходит повышенное пылевыделение.
3. Воздействие железнодорожного транспорта на поверхностные воды и почвы
Воздействие на поверхностные воды заключается в их изъятии и загрязнении. При эксплуатации подвижного состава основным источником загрязнения является утечка нефтепродуктов. Оно происходит также при мытье состава и замене охлаждающей жидкости в дизельных локомотивах, при этом основными загрязнителями являются синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества.
Определенные проблемы создает масло, вытекающее через неплотности из разных агрегатов локомотивов и узлов вагонов. Некоторое значение имеет также слив фекальных стоков и выбрасывание мусора из пассажирских вагонов. Стационарные источники сбрасывают значительные количества сточных вод, содержащих минеральные, взвешенные и органические вещества, фенолы, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, различные металлы и т.д.
Воздействие на почву в основном осуществляется в относительно узкой полосе вдоль железных дорог и предприятий. Основные загрязнители путей – угольная и рудная пыль, нефтепродукты и соль. Некоторое значение имеет загрязнение металлической пылью, в результате интенсивного истирания чугунных тормозных колодок (Цховребов, 1996).
6 БИЛЕТ.
1. Воздействие тепловых электростанций на поверхностные воды
Влияние на поверхностные воды осуществляется по двум направлениям: 1) изменение качественного состояния водных объектов; 2) воздействие на их количество. Изменение качественного состояния происходит при сбросе в водоемы сточных вод с повышенными концентрациями загрязняющих веществ.
Основными загрязнителями водных объектов являются минеральные соли (главным образом сульфаты и хлориды), а также нефтепродукты (различные масла, сернистые мазуты, керосины и т.д.) и другие поллютанты (продукты коррозии, растворы неорганических кислот, органические соединения и т.д.). Опасность загрязнения поверхностных вод растворимыми солями состоит в том, что они в отличие от других загрязнителей (твердые частицы, органические, токсические, поверхностно-активные вещества и т.д.) не подвергаются воздействию агентов окружающей среды (осаждению, разложению, усвоению живыми организмами и т.д.), поэтому их можно извлечь лишь искусственным путем (Электроэнергетика ..., 1995).
Загрязнение нефтепродуктами в основном характерно для мазутных ТЭС и в целом незначительно. Другие поллютанты попадают в водоемы с водами систем охлаждения, гидрозолоудаления, отработавшими растворами после химической очистки теплосилового оборудования и т.д. В целом масштабы влияния тепловой энергетики на качественное состояние водных объектов не очень велики.
Количественные воздействия выражаются в безвозвратном изъятии водных ресурсов. Основные потери воды происходят при функционировании систем охлаждения (градирни, пруды-охладители и охладительные каналы). Например, в градирнях за счет испарения теряется примерно 2,5% циркулирующей в них воды (Ревелль П., Ревелль Ч., 1995).
2. Технологии производства целлюлозы
Целлюлоза, полученная из хвойной древесины прочнее, ее волокна длиннее, однако ее можно произвести из любых растений. Технологический процесс в упрощенном виде можно представить следующим образом. Обрезки бревен (длина 1-3 м) освобождают от коры и истирают в древесную массу. Для отбеливания ее обрабатывают перекисью водорода или перекисью натрия. Затем из древесной массы удаляют нецеллюлозные вещества (лигнин, смолы, минеральные вещества и т.д.).
Существуют два способа производства целлюлозы: 1) сульфитный; 2) сульфатный. При сульфитном методе на древесную массу воздействуют раствором бисульфата кальция и серной кислоты. Обработка ведется в автоклавах при температуре 130-160оС и давлении до 6 атм. в течение 10-16 часов. За это время основная часть нецеллюлозных веществ растворяется и получается 95%-ная целлюлоза. Затем ее промывают водой, обезвоживают и прессуют (Ратанова, 1999).
Сульфитный способ используется в основном для переработки еловой и пихтовой древесины, а сульфатный пригоден для переработки любой древесины, в том числе отходов лесопиления и деревообработки. При первом способе загрязняются, главным образом, поверхностные воды, а при втором (сульфатном) – воздушный бассейн (Геоэкологические …, 1987; Филатов, Шпаков, 2001).
3. Воздействие железнодорожного транспорта на атмосферу
На этапе строительства железных дорог основной загрязнитель атмосферы – это неорганическая пыль песка и щебня при добыче, транспортировке и укладке балласта. Доля газообразных загрязнителей (окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид, сажа), образующихся при сжигании топлива и производстве взрывных работ, относительно невелика.
Во время их эксплуатации соотношение объемов поллютантов меняется. При выполнении перевозок основными факторами загрязнения атмосферы являются отработавшие газы тепловозов, содержащие бензол, свинец, сажу, формальдегид, толуол, ксилолы (Булаев, 2006).
Некоторый вклад вносит также печное отопление вагонов. Основные поллютанты, вносимые подвижным составом, это окись углерода, оксиды азота, двуокись серы, углеводороды, сажа и т.д.
Значительным источником загрязнения являются сами перевозимые продукты, что обусловлено утечкой этих грузов через неплотности кузовов вагонов, интенсивным испарением при наливе, сливе, транспортировке, а также сдуванием пылевидных фракций ветром при движении составов.
Важнейшими загрязнителями атмосферы среди предприятий железнодорожного транспорта являются шпалопропиточные, щебеночные, ремонтные заводы, дезинфекционно-промывочные станции, котельные и т.д., которые выбрасывают твердые частицы (пыль, сажа), окись углерода, окислы азота и серы, различные лакокрасочные вещества и т.д. (Цховребов, 1996).
В частности, ежегодно от ремонтных предприятий железных дорог на территории бывшего СССР выбросы в атмосферу в виде пыли (в основном оксиды металлов) составляют 380 тыс. т (Муравьев и др., 2000).
7 БИЛЕТ.
1. Воздействие атомных электростанций на окружающую среду
При эксплуатации АЭС происходят следующие воздействия: 1) радиоактивное загрязнение природных компонентов (прежде всего, атмосферный воздух и поверхностные воды); 2) тепловое загрязнение водоема охладителя и подземных вод; 3) химическое загрязнение атмосферы, почв и водных объектов; 4) подтопление территории; 5) воздействие на гидробионтов.
Любая работающая АЭС оказывает влияние на окружающую среду по трём направлениям:
газообразные (в том числе радиоактивные) выбросы в атмосферу;
выбросы большого количества тепла;
распространение вокруг АЭС жидких радиоактивных отходов.
В процессе работы реактора АЭС суммарная активность делящихся материалов возрастает в миллионы раз. Количество и состав газоаэрозольных выбросов радионуклидов в атмосферу зависит от типа реактора, продолжительности эксплуатации, мощности реактора, эффективности газо– и водоочистки. Газоаэрозольные выбросы проходят сложную систему очистки, необходимую для снижения их активности, а затем выбрасываются в атмосферу через высокую трубу, предназначенную для снижения их температуры.
Основные компоненты газоаэрозольных выбросов — радиоактивные инертные газы, аэрозоли радиоактивных продуктов деления и активированных продуктов коррозии, летучие соединения радиоактивного йода. В общей сложности в реакторе АЭС из уранового топлива образуются посредством деления атомов около 300 различных радионуклидов, из которых более 30 могут попасть в атмосферу.
2. Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на поверхностные воды
Воздействие на поверхностные воды происходит, главным образом, при сульфитном способе производства. Образующиеся при этом сточные воды можно разделить на следующие типы: 1) коросодержащие воды (загрязнены корой, ухудшающей качество воды в результате выделения смолистых веществ); 2) волокносодержащие воды (загрязнены древесными волокнами и красителями, отлагаясь на дне водоемов, волокно гниет, выделяя углекислый газ и аммиак); 3) щелокосодержащие воды (содержат лигнин, смолистые вещества; нарушают кислородный режим водоемов); 4) кислотные воды (содержат минеральные кислоты, в том числе серную; понижают pH и уменьшают содержанием растворенного кислорода); 5) хлорсодержащие воды (загрязнены хлором, щелочью, серной и соляной кислотами) (Шубницина и др., 2000; Шабалова, Тарасявичуте, 2006).
При сульфатном производстве основное воздействие также связано с щелокосодержащими сточными водами. В их составе присутствуют смолы, фенолы, сероводород, метилмеркаптан, скипидар, метанол и т.д. Шламсодержащие воды имеют очень сильную щелочность (Ратанова, 1999). Целлюлозно-бумажная промышленность – очень водоемкая отрасль: на производство 1 т целлюлозы требуется от 400-500 м3 (Рудский, Стурман, 2006) до 1000 м3 воды (Окружающая среда …, 1999, т. 2). В бывшем СССР она ежегодно потребляла 3,1 млрд. м3 воды (Сизов, 1988).
3. Стадии работ при сооружении трубопроводов
В случае сооружения трубопроводов на суше выполняются следующие стадии работ (Environmental Assessment Sourcebook. V. 3, 1992): 1) инженерно-геологические изыскания; 2) расчистка трассы; 3) прокладывание траншей; 4) укладка труб вдоль трассы трубопровода; 5) сгибание труб; 6) сварка; 7) обертывание труб полимерными лентами; 8) нанесение изоляционных покрытий; 9) установка систем катодной защиты от коррозии; 10) укладка труб в траншеи; 11) засыпка траншей.
При строительстве трубопроводов в открытом море их располагают на дне, закрепляя при помощи анкерных устройств (бетонные плиты, блоки и т.д.). Для прокладки трубопроводов используются трубоукладочные суда. Искусственная засыпка подводных траншей производится редко, поскольку обычно траншеи засыпаются вследствие воздействия природных процессов (волнений, течений и т.д.). Тем не менее, бывают ситуации, когда их заглубление необходимо (например, для обеспечения сохранности при выпахивании донных отложений айсбергами и стамухами). В этом случае производится рытье траншей при помощи подводных землеройных машин.
8 БИЛЕТ.
1. Основные источники энергии, использующиеся в альтернативной электроэнергетике
Можно выделить следующие источники энергии, использующиеся в этом виде электроэнергетики (Гоголев, 2009): 1) солнечная (фотоэлектрическая) энергия; 2) ветровая; 3) энергия земных недр (высокотемпературная геотермальная энергия); 4) энергия океана; 5) энергия биомассы (при производстве электроэнергии используется биогаз).
Пока удельный вес альтернативной энергетики в мировом производстве электроэнергии совершенно незначителен и составляет 3,4%
Для нетрадиционных возобновляющихся источников энергии характерны следующие особенности: 1) низкая удельная плотность энергии; 2) значительные трудности в концентрировании энергии; 3) неравномерность ее распределения во времени и пространстве; 4) трудности использования в энергосистемах в качестве заменяющих энергообъектов; 5) сравнительно высокие экономические издержки, даже с учетом отсутствия затрат на топливо; 6) удобство работы в автоматическом режиме; 7) возможность локального использования в труднодоступных районах (Васильев, Хрисанов, 1991).
2. Воздействие текстильной промышленности на поверхностные воды
Воздействие на поверхностные воды состоит в ее загрязнении различными веществами. С точки зрения водопотребления легкая промышленность относится к числу лидирующих отраслей. Например, в Европе только на долю текстильной отрасли приходится до 5% всей воды, потребляемой в промышленности (Durig, 1981).
В основном использование воды в текстильной промышленности связано с процессами промывки ткани на различных этапах ее отделки. При производстве различных тканей необходимое количество воды отличается. По данным С.Ф. Садовой с соавторами (2002) для шелковых тканей оно составляет 100-180 м3/т, хлопчатобумажных тканей – 200-210 м3/т, льняных тканей – 260-270 м3/т. Максимальное количество воды требуется для производства шерстяных тканей – 300-330 м3 на тонну продукции (Маринич и др., 2000). Потребление воды в кожевенном производстве значительно ниже: при обработке 1 т сырой кожевенной продукции образуется 35 м3 сточных вод (Van Groenestijn et al., 2002).
Загрязнение воды при работе текстильных предприятий в основном связано с промывкой тканей, их окраской и отделкой. Состав сточных вод при первичной обработке шерсти зависит от условий содержания животных, состава моющих растворов и т.д. (Пугачев, 1988). Они загрязнены пестицидами (используемыми для санитарной обработки овец), почвенными частицами (Рогачев, 2000), содержат частицы жира, мыло, соду, поверхностно-активные вещества, шерсть (Смирнов и др., 2000).
В стоках красильно-отделочных производств содержится значительная часть исходных растворов. Например, загустители, глауберова соль, крахмал, поверхностно-активные вещества поступают в сточные воды в количестве до 90% от их первоначального содержания в отделочных растворах, гидрооксид натрия – 50%, дисперсные и катионные красители – 40%, сернистые красители – 30%, дихромат калия 25% (Киселев, 2002). Поскольку сточные воды текстильных фабрик часто сильно окрашены, это приводит также к снижению визуального качества воды на нижележащих участках рек (Невский, 2001).
Помимо веществ, используемых в окрасочно-отделочных операциях, существенную долю загрязнений в сточных водах составляют химикаты, не использующиеся в процессе производства. Сюда относятся моющие вещества для машин и аппаратов, химикаты для очистки котлов, биоциды, инсектициды (Chavan, 2001).
3. Источники воздействия на окружающую среду при эксплуатации трубопроводов
На этапе эксплуатации источниками воздействия являются: 1) сами трубопроводы, 2) перекачиваемые продукты, 3) тепло транспортируемой по трубопроводу среды. Эксплуатация трубопроводов затрагивает многие природные компоненты: 1) поверхностные и подземные воды; 2) почвы; 3) растительность; 4) животный мир; 5) атмосферный воздух; 6) геоморфологическая среда и т.д. Она влияет также на здоровье людей.
Поверхностные и подземные воды. В условиях нормальной эксплуатации влияние на них невелико, однако при аварийных ситуациях пространственные масштабы и интенсивность воздействий многократно возрастают. Наиболее опасны аварийные утечки нефти на подводных нефтепроводах. Их причинами могут быть повреждение вследствие природных процессов (воздействие речного льда при заторах, выпахивание донных отложений стамухами и айсбергами, сход подводных оползней и т.д.).
Другими причинами аварий являются износ, нарушения правил эксплуатации и т.д.
Воздействие на подземные воды также, главным образом, связано с авариями нефтепроводов, прежде всего подземных
Загрязнение почвы вызывает изменение ее микроэлементного состава, водно-воздушного и окислительно-восстановительного режима. Появившийся избыток органических углесодержащих веществ нарушает нормальное соотношение углерода и азота, а также приводит к дефициту кислорода (Яковлев, 1987). Нефтяное загрязнение почв приводит также к их подщелачиванию и усилению процессов оглеения.
Растительность. При наземных аварийных разливах можно выделить два аспекта влияния на нее (Коробов, 2004): 1) нарушение физиологических процессов вследствие обволакивания поверхности стволов и листьев; 2) отравление растений токсичными составляющими нефти (рис. 5). В большинстве случаев происходит гибель растений, причем восстановление растительности начинается спустя 2-3 года. Для уцелевших экземпляров характерно изменение ритма развития вплоть до выпадения отдельных фенофаз, их ообщее угнетение, появление некрозов и опухолей (Дорожукова, Янин, 2002).
Атмосферный воздух. Влияние на атмосферу выражается в изменении химического состава воздуха и тепловом загрязнении. Наиболее сильным источником воздействия являются перекачиваемые продукты. При нормальном режиме эксплуатации загрязнение атмосферного воздуха в основном происходит вследствие испарения при хранении нефти в резервуарах, сливно-наливных операциях на перекачивающих станциях, утечек газа и т.д.
Геоморфологическая среда. Воздействие на этот природный компонент обусловлено 2 факторами: 1) дополнительная нагрузка на склон; 2) тепловое воздействие транспортируемой по трубопроводам среды. Первый фактор может спровоцировать возникновение оползней, активизацию эрозионных процессов (в связи с нарушением растительного покрова и слабой устойчивостью насыпных грунтов) и т.д.
Тепловое воздействие транспортируемой по трубопроводам среды имеет значение, прежде всего, в районах распространения многолетнемерзлых пород. Нефть характеризуется высокой температурой замерзания и вязкостью. Чтобы она текла по трубопроводам с необходимой скоростью, ее подогревают. Трубы изолируют, но на участках с нарушенной теплоизоляцией происходит протаивание верхнего слоя многолетнемерзлых грунтов, что приводит к интенсификации криогенных процессов, прежде всего термокарста и термоэрозии (рис. 6).
Здоровье людей. Транспортировка трубопроводами нефти и газа порой приводит к гибели людей.
9 БИЛЕТ.
1. Особенности распределения солнечной радиации по поверхности Земли
Солнечная радиация – «электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца» (Географический энциклопедический словарь, 1988, с. 284). Количество солнечной радиации, поступающей на подстилающую поверхность в различных районах, зависит от положения Земли относительно Солнца. Зимой (Северного полушария) Земля находится ближе к Солнцу, чем летом, и получает на 7% больше солнечной радиации, однако это уравновешивается влиянием наклона земной оси, распределением суши и океана, а также другими факторами (Вайсберг, 1980).
Распределение годовой суммарной (прямой плюс рассеянной) солнечной радиации по поверхности Земли не совсем подчиняется широтной зональности, что объясняется различиями в облачности и прозрачности атмосферы (рис. ).
В тропических и субтропических широтах годовые количества суммарной радиации составляют более 5,9 тыс. МДж/м2. Они особенно велики в малооблачных субтропических пустынях, а в Северной Африке достигают 8,4-9,2 тыс. МДж/м2. Рекордной является величина 9218 МДж/м2, наблюдаемая на юге Египта (Чирков, 1988). Для этого района характерна и максимальная продолжительность солнечного сияния, равная 4300 часам в год, что составляет 97% от максимально возможной (Справочник …, 1994). В приэкваториальных лесных областях (бассейны рек Амазонка и Конго, Индонезия) величина суммарной радиации сокращается до 4,2-5,0 МДж/м2, что связано с большой облачностью. В умеренных широтах количество поступающей радиации продолжает снижаться, достигая минимума (2,5-3,3 тыс. МДж/м2) примерно на 600 широты обоих полушарий. После этого снова происходит рост – незначительный в Северном полушарии, но очень существенный в Южном. В глубине Антарктиды суммарная радиация достигает 5,0-5,4 МДж/м2, т. е. величин, близких к тропическим и превышающих экваториальные. Над сушей суммы радиации больше, чем над океаном (Хромов, Петросянц, 2001). На территории бывшего СССР годовая сумма радиации колеблется от 2514-3352 МДж/м2 на севере до 6704 МДж/м2 в Средней Азии (Вайсберг, 1980).
2. Влияние пищевой промышленности на поверхностные воды
Воздействие на поверхностные воды выражается в загрязнении различными веществами: белки, углеводы, жиры, органические кислоты, спирты, альдегиды и кетоны (Окружающая …, 1999, т. 2; Baillie, 1995). Иногда вклад пищевой промышленности является основным. Например, во Франции она является источником более 70% сточных вод с повышенным содержанием азота (Tusseau-Vuillemin, 2001).
Многие предприятия являются крупными потребителями воды. Например, на бойнях при убое и разделке туш затрачивается 0,5 т воды на каждое убитое животное (Фюрон, 1966), на молочных фермах на мытье тары (ведер, бидонов, бутылок) затрачивается на 1 т молока 5 т воды, на сахарных заводах на 1 т сахара уходит 100 т воды (Спенглер, 1980).
В зависимости от специализации предприятий состав поллютантов сильно отличается. Так, в сточных водах мясоперерабатывающих предприятий преобладают органические соединения (жиры, белки), минеральные взвеси, хлориды. Наиболее загрязненными являются сбросы цехов по забою скота (Углов, 2006).
Серьезным загрязнителем является молокоперерабатывающая промышленность. Молочная ферма, перерабатывающая 100 т молока в сутки, сбрасывает в сточных водах такое же количество органических продуктов, какое образуется в городе с населением 55 тыс. жителей (Siso, 1996). Например, функционирование молочного завода в районе Мосула (Ирак) приводит к существенному загрязнению р. Тигр. Увеличивается содержание фосфатов, биологическое и химическое кислорода (Khayat, 1986).
Сточные воды предприятий по производству маргарина имеют высокую кислотность, высокое содержание жиров и сульфатов (Willey, 2001). При производстве сыра образуется большое количество азотсодержащих стоков (Tusseau-Vuillemin, 2001). При приготовлении 1 кг сыра получают 9 кг сыворотки. Примерно половина объема ее мирового производства не перерабатывается, а сбрасывается в виде сточных вод (Siso, 1996), при этом их БПК5 составляет 3000 мг/л (Kionga-Kamau, 1995).
Значительное воздействие на поверхностные воды оказывает пивоваренная промышленность. На 1 м3 произведенного пива образуется около 4 м3 сточных вод (Horst, 1995). Влияние сточных вод завода по производству пива в Мосуле, Ирак выражается в уменьшении содержания растворенного кислорода и увеличении ХПК и БПК в реке Тигр (Khayat, 1986). Сточные воды оливоперерабатывающих предприятий имеют высокую токсичность, обусловленную содержанием в них фенолов (D’Anibale et al., 2004).
3. Причины аварийных утечек нефти на подводных нефтепроводах
Наиболее опасны аварийные утечки нефти на подводных нефтепроводах. Их причинами могут быть повреждение вследствие природных процессов (воздействие речного льда при заторах, выпахивание донных отложений стамухами и айсбергами, сход подводных оползней и т.д.).
Другими причинами аварий являются износ, нарушения правил эксплуатации и т.д. (Хаустов, Редина, 2006).
10 БИЛЕТ.
1. Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения
Существуют следующие способы получения электричества и тепла из солнечного излучения: 1) получение электроэнергии с помощью фотоэлементов (рис. ); 2) преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин: а) паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны; б) двигатель Стирлинга (разновидность двигателя внешнего сгорания, который может работать от любого источника тепла); 3) гелиотермальная энергетика – нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении – рис. , приготовлении пищи – рис. или в паровых электрогенераторах); 4) термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор); 5) солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием).
2. Влияние пищевой промышленности на атмосферу
Влияние на атмосферный воздух связано с загрязнением пылью и различными газообразными поллютантами. Выбросы пыли обычно происходят при обработке сухих сыпучих продуктов (сахар, соль, зерно, мука, кофе, чай, крахмал и т.д.). В большинстве случаев пылевые частицы образуются при механическом дроблении. В России пищевая промышленность поставляет в атмосферу 1,4% твердых частиц от всех промышленных отраслей (Янин, 2004б).
Для этой отрасли характерны также выбросы пахучих газообразных веществ. Они могут быть видимыми (как например, при выжимании растительного масла, обжарке кофейных плодов, копчении мяса и рыбы, сушке рыбы, жарке арахиса и гамбургеров). Иногда запахи выделяются без визуально обнаруживаемых загрязнений. Примеры этой категории – варка томатов, переработка специй, разделка и переработка рыбы (Защита …, 1988, часть 2).
Достаточно велико загрязнение атмосферы газами при производстве копченых изделий. При работе коптильных камер всех типов образуются фенолы, карбонильные соединения, кислоты и бенз(а)пирен. Наиболее значим бенз(а)пирен, на его долю приходится 97% экологической опасности (Ким и др., 2004). Негативное воздействие процессов холодного копчения выше, чем горячего копчения (Ким, Филиппов, 2003).
3. Воздействие наземных аварийных разливов нефти на растительность
Растительность. При наземных аварийных разливах можно выделить два аспекта влияния на нее (Коробов, 2004): 1) нарушение физиологических процессов вследствие обволакивания поверхности стволов и листьев; 2) отравление растений токсичными составляющими нефти (рис. 5). В большинстве случаев происходит гибель растений, причем восстановление растительности начинается спустя 2-3 года. Для уцелевших экземпляров характерно изменение ритма развития вплоть до выпадения отдельных фенофаз, их ообщее угнетение, появление некрозов и опухолей (Дорожукова, Янин, 2002).
Косвенное воздействие на растительность в основном проявляется через загрязнение почв и атмосферного воздуха. При внутрипочвенном нефтяном загрязнении происходит гибель травяного покрова, изменение его видового состава, угнетение древесной растительности. Влияние загрязнения атмосферы проявляется через изменения химического состава воздуха и тепловое загрязнение. У деревьев и кустарников развиваются некрозы, для хвойных пород характерна скрученность хвои и укороченность побегов (Шуйцев, 1982).
Билет № 11
1. Влияние гелиоэнергетики на окружающую среду
Негативное влияние гелиоэнергетики на окружающую среду проявляется в следующем: 1) отчуждение земель; 2) загрязнение природных сред при производстве материалов станций; 3) загрязнение среды высокотоксичными хлоратами и нитритами при утечке рабочих жидкостей; 4) воздействие на растительность и почвы при их затенении солнечными концентраторами; 5) изменение теплового баланса и влажности в районах расположения станций; 6) воздействие на климат космических СЭС; 7) помехи теле- и радиосвязи; 8) тепловое воздействие на среду при охлаждении конденсата.
Кроме того, теоретически существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).
Размещение гелиостанций требует больших площадей. Для жарких сухих районов (таких как Запад США или Центральная Австралия) электростанция для производства 1 тыс. МВт потребует суммарной площади коллекторов 13-25 км2. Это больше, чем площадь, занимаемая обычной ТЭС, но меньше, чем территория станции и карьера для добычи потребляемого ею угля (Штраус, Мэйнуорринг, 1989).
Косвенное воздействие гелиоэнергетики на среду выражается в том, что она является очень материалоемкой отраслью. В областях ее развития требуется строительство предприятий, производящих бетон, стекло, сталь и т.д. Изготовление фотоэлектрических элементов (кремниевых, кадмиевых, арсенидогаллиевых) для солнечных батарей требует ряда веществ, производство которых является чрезвычайно вредным. В случае широкого развития солнечной энергетики такое ее опосредованное влияние на природную среду может быть весьма значительным.
Еще одним негативным фактором, косвенно влияющим на окружающую среду, является значительный расход воды. Для повышения эффективности работы зеркальные панели необходимо регулярно очищать от пыли. Например, на электростанции в пустыне Мохаве ежедневно расходуется до 15 000 литров воды на охлаждение и мытье поверхностей отражателей
2. Воздействие открытой разработки месторождений на атмосферу
Основные объекты, загрязняющие атмосферу – это карьеры и дробильно-сортировочные фабрики (Овсейчук, 2006). Источниками пылегазовыделений являются: 1) взрывы; 2) автотранспорт; 3) погрузо-разгрузочные работы; 4) буровые работы; 5) пылящие поверхности (отвалы, откосы, хвостохранилища и т.д.).
В составе аэрозольных загрязнений атмосферы карьеров основной компонент – минеральная пыль. В рудных карьерах более 90% горной массы извлекается с использованием буровзрывных работ. Удельное пылеобразование составляет 0,043–0,254 кг пыли на 1 кг взрывчатого вещества (Луканин, 2001).
Суммарная величина выделяемой пыли от производства открытых горных работ на территории России составляет 460 тыс. т в год (Гончаров и др., 2005). По сравнению с другими отраслями (энергетика, нефтехимия и т.д.) пространственные масштабы загрязнения не столь значительны, что объясняется относительно крупным размером частиц, выбрасываемых в атмосферу.
3. Воздействие наземных трубопроводов на животный мир
Животный мир. В ряде стран: Россия, Канада и США (Аляска) многие нефтяные месторождения расположены в северных регионах. Примерами арктических трубопроводов на суше являются проектируемые трансаляскинский газопровод Прадхо-Бей – Вальдиз, газопровод от устья р. Маккензи до Прадхо-Бей, газопровод из Териберки (Мурманская область) в Волхов, Ленинградская область, нефтепровод по территории Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов Пурпе – Самотлор и т.д.
Нефтепроводы, транспортирующие нефть к потребителям, создают серьезные препятствия сезонным миграциям животных, прежде всего оленей. Животные скапливаются перед трубопроводами в огромные стада. Такая скученность приводит к ухудшению условий питания и размножения, увеличению гибели молодняка. Если обход трубопроводов невозможен, не исключена гибель оленьих стад из-за расчленения зимних и летних пастбищ. При возможности обхода препятствия увеличивается продолжительность миграции, приводящая к вынужденному отелу в пути. Неосвоенность маршрута повышает вероятность гибели оленей, что приводит к снижению численности популяции (Телегин и др., 1988).
Например, в 1969 г. весенняя миграция таймырских оленей с зимних пастбищ в долине р. Енисей была нарушена прокладкой газопровода Мессояха – Норильск. Животные двигались вдоль него в поисках оврагов или засыпанных снегом участков газопровода, где и преодолевали его. Осенью 1969 г. и весной 1970 г. олени избрали новый путь в обход газопровода (Транспорт …, 2002).
Ухудшение состояния популяции одних животных неизбежно сказывается на других, связанных с ними трофическими цепями. Например, сибирский лемминг, являющийся важнейшим источником питания лисиц и песцов, избегает эксплуатируемых территорий и участков, находящихся в ранней стадии зарастания. Эти миграции леммингов вынуждают хищников следовать за ним (Коробов, 2004).
Билет № 12
1. Причины возникновения ветра, его основные характеристики
Ветер – «движение воздуха относительно земной поверхности …» (Географический энциклопедический словарь, 1988, с. 36). Обычно имеют ввиду горизонтальное движение, осредненное за интервал времени порядка 1-3 мин. Благодаря такому осреднению исключаются микромасштабные пульсации с периодом в несколько секунд.
Возникновение ветра связано с неравномерным нагревом Земли из-за облачности, аккумуляции тепла водными объектами, рельефа и ряда других причин. Ветер тесно связан с давлением и направлен от высокого давления к низкому. В глобальном масштабе циркуляция воздуха имеет характер конвективного переноса от одного пояса давления к другому.
Важнейшими характеристиками ветра являются направление и скорость. Различают мгновенные и сглаженные направления и скорости. Сглаженное значение – это усредненная величина за некоторый промежуток времени. Мгновенное значение дает показатель непосредственно в момент измерения, оно может существенно колебаться вокруг сглаженного значения. Для ветроэнергетики важна сглаженная скорость ветра.
Направлением ветра является направление, откуда он дует. Для указания направления обычно используют 8 основных румбов горизонта: север, северо-восток, восток и т. д. и 8 промежуточных румбов между ними. Скорость ветра обычно измеряется в метрах в секунду. Районирование земного шара по скорости ветра приведено на рис. 1.
Наиболее ветреным местом на Земле является Антарктическое побережье, в частности Земля Адели, Земля Виктории, мыс Беркс и мыс Денисона, расположенные в Западной Антарктиде. Полюс ветра в Северном полушарии расположен в фиорде Принс-Христиана на юго-восточном побережье Гренландии (Вовченко, 1985). Рекордной величиной среднегодовой скорости считается мыс Денисона – 19,4 м/с (Справочник …, 1994). В России наиболее сильные ветры характерны для побережий Таймыра, Чукотки, Курильских островов, Сахалина и юга Приморского края. В этих районах скорость ветра достигает 35-40 м/с, а на юге Курильских островов – 50 м/с (Природно-антропогенные процессы …, 2004).
2. Воздействие открытой разработки месторождений на поверхностные воды
Поверхностные воды – наиболее подвергаемый геохимической трансформации компонент природной среды. Поступление загрязняющих веществ в них обычно происходит из трех источников: 1) водоотлив из горных выработок; 2) дренажный сток отвалов «пустых» пород; 3) дренаж хвостохранилищ обогатительных фабрик (Янин, 2005).
С точки зрения загрязнения наиболее важны сульфидные минералы. При разработке месторождений происходит дробление горных пород и, как следствие, многократное увеличение их реакционноспособной поверхности. Резкое увеличение доступа к ним кислорода приводит к интенсификации процессов окисления сульфидных минералов и возрастанию выноса рудных компонентов. Из рудовмещающих пород поступают значительные количества тяжелых металлов, алюминия, железа, марганца и т.д., которые также токсичны для водных организмов (Govorushko, 1997).
В Германии при добыче одной тонны бурого угля в среднем откачивается 5 м3 воды (Куликова, 2005). Откачка воды из карьеров приводит к снижению уровня грунтовых вод и образованию воронки депрессии, площадь которой может быть на 2-3 порядка больше площади карьеров. Так, в районе Курской магнитной аномалии (Россия) понижение уровня достигает 50-113 м, увеличиваясь со скоростью 1-3 м/год, а площадь воронки депрессии составляет около 40 тыс. км2. В районе Донбасса (Украина) она превышает 100 тыс. км2 (Ковалевский, 1994).
3. Влияние воздушного транспорта на окружающую среду
Воздействие авиационного транспорта на природную среду можно подразделить на влияние непосредственно летательных аппаратов и воздействие авиапредприятий. Эксплуатация самолетов и вертолетов, прежде всего, влияет на атмосферу (загрязнение воздуха отработавшими газами авиадвигателей, снижение концентрации озона в нижней стратосфере).
На разных этапах работы авиадвигателей интенсивность загрязнения и состав отработавших газов различны. На стадии холостого хода (стоянка), при рулении и заходе на посадку в отработавших газах возрастает содержание оксида углерода и углеводородов, но снижается количество оксидов азота. Во время полета выброс оксида углерода падает, а оксидов азота возрастает.
Загрязнение почв и поверхностных вод связано с тем, что при аварийных ситуациях самолёты вынуждены сливать в воздухе излишнее топливо для уменьшения посадочной массы. Количество топлива, сливаемого самолётом за 1 раз, колеблется от 1 – 2 тыс. до 50 тыс. литров. В основном топливо рассеивается в атмосфере. Доля неиспарившегося топлива, выпадающего на поверхность земли в виде капель, зависит от температуры воздуха и высоты слива. Она достигает нескольких процентов (Наумова, 2004).
Кроме этого, можно отметить шумовое воздействие, которое может затрагивать значительные пространства. Например, общая площадь дискомфорта от авиационного шума достигает 5% территории Московской области (Геоэкологические основы ..., 1991). Считается, что в настоящее время примерно 2–3% населения России подвержены воздействию авиационного шума, превышающие нормативные требования.
Известна роль самолетов в распространении заносных видов, особенно насекомых. Нередко это приводит к распространению заболеваний. Например, перевозка самолетами простейших Plasmodium falciparum неоднократно вызывала вспышки малярии вблизи аэропортов в Бельгии, Нидерландах, Великобритании, Франции, Италии, Испании и Швейцарии (Lounibos, 2002).
Что касается воздействия на окружающую среду авиапредприятий, то основными источниками загрязнения природной среды являются аэропорты с приписанной к ним техникой. На их долю приходится более 90% потребляемой воды и всех видов топлива, а, следовательно, и наибольшее количество отходов производства, загрязняющих окружающую среду. Влияние авиапредприятий проявляется, прежде всего, в загрязнении поверхностных вод, воздействии шума и электромагнитных полей.
Загрязнение поверхностных вод происходит за счет трех источников (Говорушко, 1999): 1) производственные сточные воды (в основном здания и сооружения технического обслуживания самолетов); 2) хозяйственно-бытовые сточные воды (здания и сооружения для обслуживания перевозок – аэровокзал, гостиницы и т.д.); 3) поверхностный сток авиапредприятий (авиационно-технические базы, площади для доводочных работ, мойки и антиобледенительной обработки самолетов, перрон и привокзальная площадь и т.д.), формирующийся за счет талых снеговых и дождевых вод.
Почва вокруг аэропортов загрязнена солями тяжёлых металлов и органическими соединениями в радиусе до 2 – 2,5 км. В осенне-зимний и весенний периоды производится антиобледенительная обработка воздушных судов и удаление снежно-ледовых отложений с покрытия аэродромов. При этом применяются активные противогололёдные препараты и реактивы, содержащие мочевину, аммиачную селитру, поверхностно-активные вещества, которые также попадают в почву.
Основными источниками шума на территории авиапредприятий являются авиационные и вспомогательные силовые установки самолетов, агрегаты запуска, спецмашины аэродромного обслуживания, станочное и технологическое оборудование. Величина шума реактивного самолета на расстоянии 5-100 м – 120-140 дБ(А).
Источниками электромагнитных полей являются радиотехническое и радиолокационное оборудование, входящее в систему управления воздушным движением, навигацией и посадкой. Сюда относятся радиостанции, доплеровские радиолокаторы измерения путевой скорости и угла сноса, радиовысотомеры, радиокомпасы, радиопеленгаторы, радиомаяки и т.д.
В целом воздействие авиационного транспорта на окружающую среду достаточно существенно. В настоящее время на него приходится 3% мировых антропогенных выбросов двуокиси углерода (Lynes, Becken, 2002), что имеет определенные климатические последствия (Асатуров, 2005). Доля авиации в суммарном антропогенном загрязнении составляет примерно 3,5% (Авиационная …, 2004).
Билет № 13
1. Воздействие ветроэнергетики на окружающую среду
Неблагоприятное воздействие ветроэнергетики на окружающую среду выражается в следующем: 1) отчуждение земель; 2) влияние на животный мир; 3) шумовое воздействие; 4) визуальное воздействие; 5) электро-, радио- и телевизионные помехи.
Ветровые генераторы не могут находиться близко друг к другу, так как вследствие интерференции их мощность будет пониженной). Поэтому их размещение требует значительного изъятия земель. Ветровые электростанции требуют приблизительно 0,1 км2 свободного пространства на 1 мегаватт номинальной мощности. Соответственно, электростанции мощностью 200 мегаватт понадобится около 20 км2.
Влияние на животный мир выражается в опасности для водных организмов, птиц и насекомых. Воздействие на ихтиофауну наиболее опасно в период строительства ВЭС: нарушения в среде обитания приводят к миграциям и гибели рыбы. В период эксплуатации воздействие шумов и вибрации невелико, а прекращение судоходства и рыболовства между опорами турбин даже может иметь положительные последствия. Воздействие на морских млекопитающих (дельфины, тюлени, киты) также невелико.
В период сооружения изменяются донные осадки и структура турбулентных потоков, что неблагоприятно отражается, прежде всего, на донных организмах. Величина воздействия зависит от характера субстрата, оно минимально в случае скальных донных грунтов (Киселева, Нефедова, 2006). В период эксплуатации при передаче электроэнергии по подводному кабелю при превышении допустимых значений напряженности электрического и магнитного полей у рыб и донных животных может возникнуть устойчивая реакция отпугивания и тогда кабельная линия станет препятствием для миграции рыб (Кадомская и др., 2006).
Что касается воздействия на птиц, то по мнению европейских орнитологов он минимально.
Птицы чувствуют ветротурбины на расстоянии более 1 км и облетают их (Киселева, Нефедова, 2006). По данным B. K. Sovacool (2009) гибель птиц составляет 0,3-0,4 птицы на 1 гиговатт-час произведенной электроэнергии (рис. 5), что для территории США соответствует около 70 тыс. птиц в год.
Тем не менее, известны случаи во Франции, когда размещение ветровых установок не было утверждено из-за предполагаемого ущерба для птиц (Thonnerieux, 2005). Кроме того, некоторые ветровые электростанции прекращают работу во время сезонного перелёта птиц.
Имеются данные по гибели летучих мышей. На двух участках восточного побережья США, где находились 63 ветровых установки, за 2 недели было убито 2200 летучих мышей (Arnett et al., 2005).
Производимое ветровыми турбинами шумовое воздействие можно разделить на механическое и аэродинамическое. Компонентами, производящими наибольший уровень шума, являются генератор, привод поворота, который разворачивает верхнюю часть ветроустановки по направлению к ветру, коробка передач и лопасти. Шум от некоторых из этих компонентов происходит постоянно, от других - время от времени, но все шумы происходят только при работе турбины. При этом шум работающих ветровых турбин по сравнению с другими промышленными источниками относительно мал.
Визуальное воздействие также имеет место, однако оно неоднозначно. Многие считают, что ветровые электростанции улучшают эстетическое восприятие ландшафта, однако есть и люди, не приемлющие их. Известен случай, когда реализация проекта ветровой электростанции в США была отложена на несколько лет именно по соображениям эстетики ландшафта (http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_farm).
Ветровые электростанции являются источником радио- и телевизионных помех. В частности, из-за отражения радиоволн УКВ- и СВЧ-диапазона от движущихся лопастей ветроэнергетических установок нарушается нормальная работа навигационного оборудования авиалайнеров и затрудняется прием телевизионных передач (Инженерная экология …, 2003).
2. Влияние подземной разработки месторождений на окружающую среду
Подземная разработка месторождений влияет на следующие природные компоненты: 1) поверхностные воды; 2) подземные воды; 3) животный мир; 4) растительность; 5) геологическая среда; 6) отчуждение земель; 7) атмосферный воздух.
Основной фактор влияния на поверхностные воды – сброс загрязненных шахтных вод. Только при подземной добыче угля из шахт ежегодно откачивают 1,4 млрд. м3 воды. Она загрязнена взвешенными веществами в виде мелких частиц угля и породы, коллоидными частицами, разного рода бактериями, обогащена растворенными химическими веществами, содержит поверхностно-активные вещества (Невская, 1993).
Сбрасываемые шахтные воды часто имеют кислую реакцию. Например, в Донбассе (Украина) сброс шахтных вод в объеме 55 млн. м3 приводит к падению pH водотоков с 7,9 до 3,6. Кроме этого более чем в 2 раза возрастает минерализация и в 3 раза – содержание сульфатов (Горшков, 2001). В ЮАР речные воды нередко содержат повышенные концентрации урана за счет шахтных вод золотых рудников (Winde, Sandham, 2004).
К сточным водам шахт нужно отнести и естественный сток с породных и рудных отвалов, который особенно велик в местностях с большим количеством атмосферных осадков. Основным загрязнителем этих вод являются взвешенные вещества.
Вынос шахтными водами химических элементов нередко продолжается после завершения эксплуатации месторождения (Семикобыла, 2007). Например, из отработанного сульфидного полиметаллического месторождения вблизи Фрайберга (Freiberg), Германия по настоящее время рудничными водами выносятся сотни тонн цветных металлов в год, которые частично осаждаются в речных отложениях и частично уносятся в море (Куликова, 2005).
Воздействие на подземные воды происходит вследствие дренирования горными выработками водоносных горизонтов. При откачке воды образуется депрессионные воронки. Их размеры зависят от геологических и гидрогеологических условий района и продолжительности осушительных работ. Их радиус может достигать 10 км (Невская, 1993). Шахты не только обезвоживают смежные территории, но и загрязняют дренируемые грунтовые воды (Куликова, 2005).
Добыча полезных ископаемых подземным способом требует меньшего отчуждения земель, чем открытая разработка месторождений. Тем не менее, поверхностный комплекс зданий и сооружений (промплощадка) занимает значительные территории и включает в себя: административные здания, отвалы, шламоотстойники, склады естественного осушения шлама, склады угля, карьерные горные выработки и т.д. (Семикобыла, 2007).
Воздействие на геологическую среду заключается в образовании подземного выработанного пространства вследствие извлечения полезного ископаемого и вмещающих пород. В процессе разработки нередко возникают горные удары – внезапное хрупкое разрушение напряженной части массива полезного ископаемого, прилегающей к подземной горной выработке. Чаще всего они происходят на угольных шахтах при глубинах разработки более 200 м, на рудных месторождениях и т. д.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются газопылевые выбросы из шахт. Подсчитано, что из подземных горных выработок в атмосферу Земли ежегодно поступает 27 млрд. м3 метана, 16,8 млрд м3 углекислого газа и 200 тыс. т пыли (Глухов и др., 1997). Примерно 20-21 млрд. м3 метана приходится на угольные шахты, остальное количество поставляют преимущественно рудники по добыче железа, меди, золота, никеля, ртути, алмазов и калийных солей (Горное …, 2001).
Газы и пыль выделяются также с поверхности породных отвалов и складов полезных ископаемых. На угольных шахтах наибольшее распространение получили конические отвалы, или терриконы, многие из которых самовозгораются. Горящие породные отвалы выделяют много дыма и вредных газов (Невская, 1993).
3. Факторы загрязнения окружающей среды при эксплуатации водного транспорта
Факторами воздействия водного транспорта на окружающую среду являются 1) суда; 2) транспортируемые ими грузы; 3) деятельность, направленная на обслуживание водного транспорта (производство дноуглубительных работ, строительство портов, шлюзов и каналов и т.д.).
Основное загрязнение окружающей среды при эксплуатации водного транспорта происходит в результате следующих операций: 1) сброс балластных вод; 2) сброс льяльных, хозбытовых, сточных вод и мусора; 3) транспортировка грузов, в т.ч. аварии; 4) перегрузочные операции; 5) работа судовых двигателей.
С точки зрения воздействия на окружающую среду наиболее опасна транспортировка нефти. Сброс балластных вод танкеров является самым мощным источником воздействия, поставляющим более 50% нефтяного загрязнения. Столь значительный вклад объясняется тем, что полностью выгрузить нефть из танкера невозможно. Некоторая ее часть остается на стенках и днище грузовых трюмов.
На втором месте – бункеровочные операции и слив льяльных вод, обеспечивающие 23% загрязнения нефтепродуктами. Бункеровка включает в себя прием нефтепродуктов, их перегрузку и хранение и доставку до судна-потребителя. Льяльные воды накапливаются в машинных отделениях судов. По мере наполнения накопительных баков они в большинстве случаев сливаются за борт.
На третьем месте – аварии судов, дающие 14% нефтяного загрязнения (Христенко, 1983). Причинами аварий могут быть посадки на мель, столкновения, выход из строя навигационного оборудования, повреждения у причалов, поломки двигателей, пожары, взрывы. При горении танкеров велико загрязнение атмосферы (рис. ).
На этапе транспортировки происходит и загрязнение атмосферы. Существенный вклад в него вносит испарение нефтепродуктов. По данным С.И. Христенко (1983), испаряется до 0,75% перевозимых нефтепродуктов (0,14% при погрузке, 0,48% при транспортировке и 0,13% при разгрузке).
Дноуглубительные работы вызывают увеличение мутности воды и, как следствие, уменьшение проникновения света и снижение фотосинтетической активности (Environmental Assessment ..., 1994). Производимое ими перераспределение частиц наносов приводит к повышению концентрации токсических компонентов и снижению содержания кислорода в воде. Преобразование рельефа дна вызывает изменение циркуляции воды, уничтожение местообитаний водной фауны и сокращение ее видового разнообразия. Размещение изъятого грунта на суше приводит к отчуждению земель, загрязнению подземных и поверхностных вод.
Билет № 14
1. Типы источников геотермальной энергии
Согласно классификации источников геотермальной энергии, разработанной Международным энергетическим агентством, они делятся на 5 типов: 1) месторождения геотермального сухого пара (сравнительно легко разрабатываются, но довольно редки; тем не менее, половина всех действующих в мире ГеоТЭС использует тепло этих источников); 2) источники влажного пара (смеси горячей воды и пара); 3) месторождения геотермальной воды (представляют собой геотермальные резервуары, образующиеся в результате наполнения подземных полостей атмосферными осадками и нагревания близко лежащей магмой); 4) сухие горячие скальные породы, разогретые магмой (находятся на глубинах более 2 км; запасы их энергии наиболее велики); 5) магма, представляющая собой нагретые до 1300 °С расплавленные горные породы
2. Влияние дражной разработки россыпей на окружающую среду
Дражная и гидравлическая разработка россыпей влияет, главным образом, на поверхностные воды и гидробионтов, велико также отчуждение земель. Воздействие на подземные воды, атмосферный воздух, почвы, растительность и наземных животных существенно меньше.
Большое влияние разработки речных россыпей на состояние поверхностных и подземных вод обусловлено следующими причинами: 1) работы проводятся в поймах и долинах рек; 2) технология предусматривает смещение русел водотоков, их перегораживание плотинами и отвалами, что вызывает нарушение природного гидрологического режима; 3) в процессе черпания пород драгами происходит загрязнение воды и стоки содержат трудно осаждаемые минеральные частицы (Зелинская и др., 1999; Коннов, 2008).
Мутность дражных стоков обычно равняется 15-20 г/л, что превышает естественную мутность в сотни раз (Влияние …, 1994; Терешина, 2003). Также существенное значение имеет размыв пойменных техногенных образований и беспрепятственный вынос материала этого размыва в реки.
Дражная разработка прибрежно-морских россыпей также вызывает сильное загрязнение воды. Например, при добыче строительных материалов со дна Балтийского моря мутность воды повышается от 8 до 400 раз (Литвин, Цупикова, 1999).
Столь существенное загрязнение воды сказывается на гидробионтах. Высокая концентрация суспензии сокращает освещение и снижает продуктивность фитопланктона. Тонкие взвеси, отлагаясь в руслах, лишают рыб мест для нереста, а мелкую водную фауну – убежищ между камнями (Pain, 1987). При разработке месторождения, расположенного в верхнем течении небольшой реки, воздействия могут затронуть практически всю ниже расположенную часть водотока (Потемкин, 1995).
При разработке прибрежно-морских россыпей переотложение взвешенного материала представляет наибольшую опасность для рыб, нерестящихся на грунт, и для фильтрующих моллюсков. Некоторые виды рыб, визуально отыскивающие пищу, избегают участков с концентрацией взвешенного вещества в воде более 10 мг/л. Это влияет также на процесс питания морских птиц. В том случае, если добыча полезного ископаемого ведется непосредственно в районе нерестилищ, они полностью уничтожаются (Литвин, Цупикова, 1999; Куликова, 2005).
Отчуждение земель при разработке речных россыпей очень велико. В процессе добычи россыпного полезного ископаемого драгой создаются карьеры добычи грунта, плотины, дамбы, и собственно дражные элементы рельефа – многочисленные отвалы пустых пород и хвостов промывки (Потемкин, 1995).
Загрязнение атмосферы происходит, главным образом, при проведении буровзрывных работ (дробление крупных валунов и обломков скальных пород, рыхление мерзлых пород и льда), а также вследствие пыления отвалов горных пород. Некоторый вклад дают строительство гидротехнических сооружений, подъездных путей и т.д. (Зелинская и др., 1999). Воздействие на почвы состоит в уничтожении гумусового слоя при строительстве сооружений, перекрывании отвалами и загрязнении почв пылью.
Воздействие на растительность проявляется в очистке поверхности россыпи и промышленного полигона от леса, кустарника и травянистой растительности, затруднении процессов фотосинтеза, роста и развития растений на прилегающих территориях при запылении листового покрова.
3. Воздействие танкерной транспортировки нефти на окружающую среду
С точки зрения воздействия на окружающую среду наиболее опасна транспортировка нефти. Сброс балластных вод танкеров является самым мощным источником воздействия, поставляющим более 50% нефтяного загрязнения. Столь значительный вклад объясняется тем, что полностью выгрузить нефть из танкера невозможно. Некоторая ее часть остается на стенках и днище грузовых трюмов.
В танкере водоизмещением 100 тыс. т общая поверхность внутренних стенок грузовых танков составляет около 80 тыс. м2. После слива нефти на них остается примерно 0,4% от перевезенного объема, т.е. порядка 400 т нефти (Кесельман, Глаз, 1983). Порожнее нефтеналивное судно имеет малую осадку и теряет управляемость. Во избежание этого в те же грузовые трюмы закачивается балласт – морская вода. Перед новой загрузкой балластную воду (уже загрязненную нефтью) выкачивают за борт. Нередко практикуется промывка танков в открытом море (рис.).
Ежегодно в балластных танках судов перевозится 10 млрд т воды, в которых находятся 7 тыс. видов гидробионтов (Динамика …, 2007). Для Мирового океана достоверно установлен факт успешного вселения через балластные воды 851 вида гидробионтов (Звягинцев и др., 2009).
Билет № 15
1. Развитие геотермальной энергетики в России
Все российские геотермальные электростанции расположены на Камчатке и Курильских островах. Первенцем геотермальной электроэнергетики в нашей стране является Паужетская электростанция (район села Паужетка около вулканов Кошелева и Камбального) на Камчатке. Она была введена в эксплуатацию в 1966 г. Мощность ГеоТЭС 14,5 МВт (2004), годовая выработка электричества 59,5 млн кВт·ч (http://dic.academic.ru/dic.nsf/es/15235).
Работают также Верхне-Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 12 МВт·(2007) и выработкой 52,9 млн кВт·ч/год (2007) и Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 50 МВт·э (2007) и выработкой 360,7 млн кВт·ч/год (2007). Имеются также Океанская ГеоТЭС установленной мощностью 2,5 МВт·(2009) на острове Итуруп и Менделеевская ГеоТЭС мощностью 3,6 МВт·(2009) на острове Кунашир (Курильские острова). В целом российский потенциал геотермальной энергетики используется пока слабо. В 2009 г.установленная мощность составляла 80 МВт, а выработка – около 450 млн. кВт·ч.
2. Технологии переработки руды методами кучного и подземного выщелачивания
Технология переработки руды методом кучного выщелачивания выглядит следующим образом. На подготовленное гидроизоляционное основание складируется дробленая руда. Затем штабель руды орошается выщелачивающими растворами, которые, просачиваясь через кучу, попадают в лотки или трубопроводы. Далее они собираются в специально оборудованные емкости, где происходит их отстаивание. Потом металл извлекается из раствора (Дементьев и др., 2005; Крылова и др., 2005).
Принцип подземного выщелачивания аналогичен. Выщелачивающие растворы через скважины подаются под землю к рудному телу, а затем, уже насыщенные металлом, откачиваются на поверхность. Далее происходит извлечение металла из продуктивного раствора (Wippermann et al., 2005).
На сегодняшний день главным способом извлечения металлов из руд является, цианидное выщелачивание. В качестве реагента используются соли циановой кислоты – цианиды натрия или калия концентрацией 0.02–0.3%, которые имеют очень высокую токсичность. Поэтому основные экологические проблемы связаны с циркуляцией продукционных растворов.
При подземном выщелачивании необходимо обеспечение защиты от проникновения промышленных растворов в подземные воды. Это требует тщательного геологического изучения объекта, особенно в плане тектонических нарушений. При наличии разломов или зон трещиноватости необходимо проведение работ с целью создания искусственных водонепроницаемых экранов (Лбов и др., 2000). В случае кучного выщелачивания проблемы создают разливы, утечки из трубопроводов, неполная промывка или нейтрализация и т.д. (Пискунов и др., 2007).
3. Факторы, определяющие длительность существования нефтяных пятен на водной поверхности
Длительность существования нефтяных пятен на водной поверхности зависит от следующих факторов: 1) количество пролитой нефти; 2) ее химический состав; 3) погодно-климатические условия; 4) температура воды; 5) характер циркуляции и т. д. Это время составляет от нескольких часов до нескольких месяцев.
Возможно перемещение нефтяных пятен на значительное расстояние. Известен случай, когда в течение 50 суток пятно преодолело расстояние свыше 200 миль. Скорость перемещения нефтяных пятен равна 3% от скорости ветра. При большой плотности происходит погружение нефти на дно (Ботвинков и др., 2002). Таким образом, исчезло 20 тыс. т нефти у северо-западного побережья Германии, а разлитые 6,4 тыс. т тяжелого дизельного топлива в Северном Ледовитом океане после погружения на дно снова всплыли с наступлением лета (Ботвинков и др., 2002).
Выделяют несколько состояний нефти в воде (Коробов, 2004): 1) поверхностные пленки (слики); 2) растворенные формы; 3) эмульсии («нефть в воде» и «вода в нефти»); 4) взвешенные формы (плавающие на поверхности и в толще воды мазутно-нефтяные агрегаты, адсорбированные на взвесях нефтяные фракции), осажденные на дне твердые и жидкие компоненты
Билет № 16
1. Принципы работы геотермальных электростанций
Схема работы геотермальной электростанции следующая. Вода, через скважины закачивается глубоко под землю, где горные породы сильно нагреты. Просачиваясь в их трещины и полости, вода нагревается, вплоть до образования водяного пара, и по другой, параллельной скважине поднимается обратно. После этого горячая вода поступает непосредственно на электростанцию, где посредством турбины и генератора её энергия преобразуется в электрическую.
В другом варианте используется вода, нагретая до высокой температуры в результате естественных природных процессов. Она выкачивается из земных недр или вследствие высокого давления, поднимается самостоятельно по пробуренным скважинам на электростанцию.
В настоящее время действуют три типа геотермальных электростанций: 1) станции, работающие на перегретом паре (геотермальный пар напрямую используется для вращения турбин); 2) станции, работающие на парогидротермах (горячая вода, находящаяся в глубоких слоях под высоким давлением, закачивается в резервуары при сниженном давлении; образующийся при этом пар вращает турбину); 3) станции с бинарным циклом – умеренно горячая вода контактирует с второй дополнительной жидкостью с более низкой точкой кипения; тепло геотермальной воды выпаривает вторую жидкость, пары которой приводят в действие турбины (Kagel et al., 2007).
2. Влияние разработки месторождений методами кучного и подземного выщелачивания на окружающую среду
Основными факторами негативного экологического воздействия являются: 1) загрязнение подземных вод токсичными веществами, применяемыми в технологии перевода полезного ископаемого в подвижное состояние; 2) загрязнение открытых водоемов при аварийных сбросах растворов с токсичными веществами; 3) загрязнение почв при аварийных выбросах токсичных веществ; 4) загрязнение атмосферы за счет выбросов газов при возгонке, газификации и плавке (Овсейчук, 2006).
Подземные воды являются наиболее уязвимым природным компонентом, так как существующие технологии полностью не исключают потерь цианидсодержащих технологических растворов. При подземном выщелачивании возможно их попадание в пресные водоносные горизонты. В случае кучного выщелачивания утечки возникают при повреждениях противофильтрационных экранов под рудными штабелями и в прудах-отстойниках (Пискунов и др., 20078).
При использовании метода подземного выщелачивания загрязнение подземных вод происходит из-за негерметичности обсадных колонн. Например, при добыче урана в Чехии (месторождение Straz) в 1967-2000 гг. было пробурено 16 тыс. скважин. Через них было закачано 4,1 млн т серной, 315 тыс. т азотной, 26 тыс. т фтористоводородной, 1,4 тыс. т соляной кислот и 112 тыс. т аммиака. Это обусловило сильнейшее загрязнение близлежащего водоносного горизонта (Kopecky, Slezak, 2002; Datel, Ekert, 2008).
Воздействие установок кучного выщелачивания возможно и на поверхностные водоемы при наличии поверхностного стока с промышленной площадки в результате аварийной ситуации, а также за счет подпитки загрязненными подземными источниками. (Робертус и др., 2005).
Загрязнение почв и снежного покрова при эксплуатации установок кучного выщелачивания возможно за счет рудной пыли, выделяющейся при дроблении и транспортировании руды, а также при ветровой эрозии поверхности рудных штабелей. В летнее время возможна поверхностная миграция подвижных форм техногенных веществ и их накапливание в почвах (Пискунов и др., 20078).
Основными объектами загрязнения атмосферного воздуха являются дробильно-сортировочные отделения, рудные штабели и гидрометаллургические цеха. К числу главных загрязнителей относятся пары синильной кислоты, оксиды азота и свободный хлор (Петров, 2005). Имеет место также шумовое загрязнение, распространяющееся на расстояние 3-7 км от установок кучного выщелачивания (Петров и др., 2006).
Влияние установок подземного и кучного выщелачивания на окружающую среду иллюстрируют фото.
3. Воздействие нефтяного загрязнения акватории на животный мир
Нефтяное загрязнение акватории имеет значительный негативный эффект на животный мир. Чрезвычайно сильно страдают морские птицы. Нефть склеивает перья, нарушая теплоизоляцию (рис. ). Температура тела поддерживается посредством ускорения обмена веществ, что приводит к быстрому исчерпанию жировых запасов и гибели птиц от истощения. Пытаясь очистить себя клювом, они только заносят нефть внутрь перьевого покрова. Нефть при этом попадает в пищеварительный тракт. Ныряющие птицы принимают нефтяные пятна за корм и отравляются (Гейнрих, Гергт, 2003). При «среднем» разливе нефти гибнет около 5 тыс. птиц, крушение танкера «Exxon Valdez» у берегов Аляски погубило около полумиллиона птиц (Беликов, 2003). Морские млекопитающие в основном гибнут вследствие потери меховым покровом термоизоляционных свойств от соприкосновения с нефтью.
Негативное влияние нефтяной пленки на планктон обусловлено следующими факторами: (Эрхард, Сежен, 1984): 1) препятствие газообмену между океаном и атмосферой (он заключается, с одной стороны, в поступлении кислорода из воздуха в воду, а с другой – в высвобождении кислорода из фотосинтетического слоя океана в атмосферу); 2) препятствие проникновению солнечных лучей в толщу воды (что, в свою очередь, замедляет процесс фотосинтеза и отрицательно сказывается на восстановлении запасов кислорода); 3) создание благоприятных условий для развития бактерий, поскольку углеводороды для многих из них являются питательной средой (опять же это приводит к резкому сокращению концентрации кислорода в воде).
Углеводородное загрязнение отрицательно воздействует и на зоопланктон. Некоторые углеводороды, в частности ароматические (очищенный керосин, смазочные материалы), склеивают мелкие организмы друг с другом. В результате они теряют способность самостоятельно питаться и передвигаться, что приводит к их быстрой гибели. Уничтожение зоопланктона вызывает сокращение численности рыб и китообразных (Эрхард, Сежен, 1984).
Билет № 17
1. Типы геотермальных электростанций
В настоящее время действуют три типа геотермальных электростанций: 1) станции, работающие на перегретом паре (геотермальный пар напрямую используется для вращения турбин); 2) станции, работающие на парогидротермах (горячая вода, находящаяся в глубоких слоях под высоким давлением, закачивается в резервуары при сниженном давлении; образующийся при этом пар вращает турбину); 3) станции с бинарным циклом – умеренно горячая вода контактирует с второй дополнительной жидкостью с более низкой точкой кипения; тепло геотермальной воды выпаривает вторую жидкость, пары которой приводят в действие турбины (Kagel et al., 2007).
2. Влияние наземной добычи нефти и газа на природные компоненты
Наземная добыча нефти влияет на следующие компоненты и параметры окружающей среды: 1) поверхностные воды; 2) подземные воды; 3) почвы; 4) растительность; 5) животный мир; 6) атмосферный воздух; 7) изъятие земель; 8) геологическая среда; 9) радиационный фон.
Наиболее сильно добыча нефти влияет на поверхностные воды. Основными факторами их загрязнения являются отработанные буровые и тампонажные растворы, а также попутные воды. Буровые сточные воды, попадая в водоем, изменяют прозрачность, цвет и запах воды, а находящиеся в них химические реагенты связывают растворенный в ней кислород (Новиков и др., 1995).
В большей степени воздействие наземной добычи нефти сказывается на реках северных регионов, что объясняется следующими причинами (Телегин и др., 1988): 1) предельная напряженность кислородного баланса в результате биохимического окисления нефти; 2) увеличение продолжительности отрицательного воздействия нефтепродуктов вследствие низкой скорости биохимического окисления при отрицательных температурах; 3) сосредоточение рыбных запасов на небольших непромерзающих участках реки (зимовальных ямах).
Воздействие на подземные воды, главным образом, осуществляется следующими путями: 1) перетоки между водоносными горизонтами вследствие некачественного цементирования и негерметичности обсадных колонн; 2) фильтрация нефти и минерализованных вод из земляных отстойников (амбаров); 3) фильтрация из обвалования скважин; 4) нагнетание в нефтяные пласты воды, воздуха или газа и т. д. (Дорожукова, Янин, 2002).
Основными факторами воздействия на почвы являются: 1) выбуриваемые породы;
2) буровой шлам; 3) нефть.
При глубине скважин 2500 м на поверхность извлекается в среднем 350 м3 грунта, а при глубине 5000 м – 800 м3. Эти породы обычно складируются в виде отвалов вблизи скважин. Ввиду их сильного загрязнения буровыми растворами и нефтепродуктами воздействие на почвы достаточно велико и выражается в потере гумуса, ухудшении водно-физических, химических, ионно-обменных свойств почв, их биологической активности (Дорожукова, Янин, 2002; Уткина и др., 2005). Самой низкой устойчивостью к загрязнению углеводородами отличаются арктические, тундровые и болотные торфяные почвы (Геннадиев, 2009).
Буровой шлам – это водная суспензия, частицы которой представлены продуктами разрушения горных пород забоя и стенок скважины, продуктами истирания бурового снаряда и обсадных труб, глинистыми минералами. Обычно буровой шлам хранится в амбарах. Вследствие достаточно обычного нарушения гидроизоляции происходит загрязнение почв токсичными солями и нефтепродуктами. По данным Н.П. Солнцевой с соавторами (2003) в средней тайге Западной Сибири влияние амбаров прослеживается на расстояние более 300 м.
Нефтяное загрязнение почв наиболее велико при аварийных разливах нефти из скважин. Загрязнение почвы вызывает изменение ее микроэлементного состава, водно-воздушного и окислительно-восстановительного режима. Появившийся избыток органических углесодержащих веществ нарушает нормальное соотношение углерода и азота, а также приводит к дефициту кислорода (Яковлев, 1987).
Прямое влияние на растительность осуществляется двумя путями (Коробов, 2004): 1) нарушение физиологических процессов вследствие обволакивания поверхности стволов и листьев; 2) отравление растений токсичными компонентами нефти. В большинстве случаев происходит гибель растений, причем восстановление растительности начинается спустя 2-3 года. Для уцелевших экземпляров характерно изменение ритма развития вплоть до выпадения отдельных фенофаз, их общее угнетение, появление некрозов и опухолей (Дорожукова, Янин, 2002).
Косвенное воздействие в основном проявляется через загрязнение почв и атмосферного воздуха. При внутрипочвенном нефтяном загрязнении происходит гибель травяного покрова, изменение его видового состава, угнетение древесной растительности. Влияние загрязнения атмосферы проявляется через изменения химического состава воздуха и тепловое загрязнение.
Воздействие на животный мир в основном осуществляется через изменение других природных компонентов: почв, растительности, поверхностных вод. Уничтожение растительности при проведении строительных работ в большей степени затрагивает беспозвоночных животных, для которых растительный покров является основным местообитанием. В первую очередь сокращается численность членистоногих.
Источниками загрязнения атмосферы являются газы, выделяемые при бурении и опробовании скважин. Велика роль попутных газов газонефтяных месторождений. Только в Западной Сибири в факелах сгорает до 19 млрд м3 попутного газа, что приводит к загрязнению воздуха продуктами сгорания, в том числе полиароматическими углеводородами, оксидами углерода и азота, некоторыми тяжелыми металлами. Загрязнение, как правило, распространяется на десятки, даже сотни километров от источника выбросов (Полищук и др., 2000).
Достаточно велики также масштабы изъятия земель. При разведке и добыче нефти занимается территория под скважины, технологические емкости, резервуары, очистные сооружения, нефтесборные пункты, установки подготовки нефти, кустовые насосные станции, нефтеперекачивающие станции и т. д. (Панов и др., 1986).
Существенно воздействие на геологическую среду. Оно проявляется в деформациях земной поверхности и повышении сейсмичности. Примером деформаций является оседание поверхности в нефтегазоносном районе Лонг Бич вблизи Лос-Анджелеса (США). Добыча нефти началась здесь в 1928 г. К 1955 г. из песчаников общей мощностью 300 м было добыто 148 млн т нефти, снижение уровня поверхности за этот период составило 6,6 м. За весь период добычи поверхность опустилась здесь на 8,8 м (Введение …, 1992). (Фото)
Повышение сейсмичности связано с извлечением нефти, что приводит к изменению напряженного состояния пород в массиве. Как правило, землетрясения возникают через 15 лет и более после начала разработки месторождения. Примерами возросшего уровня умеренной сейсмичности являются Ромашкинское и Ново-Елоховское месторождения в Татарии. В период с 1986 г. по 1989 гг. здесь было зарегистрировано 160 местных землетрясений, интенсивность некоторых из них достигала 6 баллов (Николаев, Верещагина, 2006).
Поступление вещества с больших глубин часто сопровождается повышением радиационного фона. В ряде случаев оно может быть весьма значительным. Например, радиационное обследование ряда нефтяных месторождений Ханты-Мансийского национального округа показало, что мощности экспозиционных доз гамма-излучения превышены там от 38 раз в восточной части округа до 48 раз – в западной (Романюк и др., 2002). В этом регионе 4% месторождений дают аномальные выбросы природных радионуклидов (Булатов, 2004).
3. Загрязнение атмосферы водным транспортом
При горении танкеров велико загрязнение атмосферы (рис. ).
На этапе транспортировки происходит и загрязнение атмосферы. Существенный вклад в него вносит испарение нефтепродуктов. По данным С.И. Христенко (1983), испаряется до 0,75% перевозимых нефтепродуктов (0,14% при погрузке, 0,48% при транспортировке и 0,13% при разгрузке).
Большое количество грузов, перевозимых сухогрузными судами, представляют собой вещества, способные выделять вредные пары или газы либо вступать в различные химические реакции с другими веществами, при этом образуя соединения, пагубно влияющие на природную среду. Например, при перевозке минеральных удобрений обычно выделяются пары аммиака и фтора. При попадании в воду удобрения поглощают кислород, приводя к гибели гидробионтов и способствуя так называемому «цветению» воды (размножению бактерий и планктона).
Загрязнение среды, происходящее при перегрузочных операциях, в абсолютном значении невелико (например, их удельный вес в загрязнении нефтепродуктами составляет лишь тысячные доли процента). При погрузо-разгрузочных операциях навалочно-насыпных грузов вначале происходит загрязнение атмосферы вследствие рассыпания и пыления, а затем и акватории.
Функционирование судовых двигателей вносит вклад в загрязнение атмосферы. Считается, что при их работе в среднем не сгорает около 2% используемого топлива.
Билет № 18
1. Воздействие геотермальных электростанций на окружающую среду
Основное негативное влияние осуществляется на следующие природные компоненты (Kubo, 2003; Arnorsson, 2004): 1) атмосфера; 2) геологическая среда; 3) поверхностные и подземные воды; 4) животный мир; 5) отчуждение земель; 6) шумовое загрязнение.
Главными загрязнителями атмосферного воздуха являются сероводород, углекислый газ, метан, аммиак, водород, азот, пары ртути, радий, радон (Gupta, Aggarwal, 2001). Эти поллютанты вносят вклад в глобальное потепление и кислотные дожди. Наиболее опасны выбросы сероводорода.
Существующие геотермальные электростанции выбрасывают в атмосферу в среднем 122 кг CO2 на мегаватт-час электроэнергии (http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_power). Считается, что по сравнению с угольными электростанциями загрязнение атмосферы на единицу произведенной электроэнергии невелико (рис. 2). На электростанциях с бинарным циклом загрязнение атмосферы не происходит (Arnorsson, 2005).
Влияние на геологическую среду проявляется через повышение сейсмичности и оседание земной поверхности. Реализация проекта ГеоТЭС в Базеле, Швейцария была приостановлена из-за более чем 10 000 сейсмических толчков магнитудой до 3,4 баллов по шкале Рихтера, которые произошли в течение первых 6 дней после закачки воды (Deichmann et al, 2007). Увеличение сейсмичности было зарегистрировано также после начала работы трех геотермальных станций на Камчатке (Чебров, Кугаенко, 2005).
Поверхностные воды загрязняются при сбросе сточных вод. Их наиболее токсичными поллютантами являются мышьяк, бор и сероводород. Другие элементы, которые могут содержаться в опасных концентрациях, – алюминий, фтор, аммиак, соли и различные тяжелые металлы.
Высокие концентрации тяжелых металлов связаны с высокотемпературными рассолами (Salton Sea) в Калифорнии, остров Nisyros в Греции и т.д.). Большое содержание брома и мышьяка характерно для многих геотермальных систем, связанных с андезитовым вулканизмом (характерные примеры Апо (Apo) на Филиппинах и Ачуапан (Achuapan) в Сальвадоре. Геотермальные воды, обогащенные бором, характерны для района Нгваха (Ngwaha) в Новой Зеландии (Arnorsson, 2005).
Потребление воды геотермальными электростанциями незначительно. Они используют лишь 20 литров пресной воды на мегаватт-час электроэнергии, тогда как водопотребление аналогичных по мощности атомных, угольных или мазутных электростанций превышает 1000 литров (Lund, 2007). Известны случаи загрязнения подземных вод в результате протечки резервуаров и трубопроводов (Birkle, Merkel, 2000).
Влияние на животный мир проявляется через поверхностные воды. Например, на новозеландской ГеоЭС «Вайракей» (Wairakei) отработавший геотермальный теплоноситель сбрасывается в одноименную реку. Концентрация ряда тяжелых металлов (например, ртути) в мышечной ткани форели многократно превышает норму (Томаров, 1997).
Отчуждение земель также невелико (рис. 3). Геотермальные электростанции требуют 404 м2 территории на 1кВт установленной мощности, тогда как тепловые угольные электростанции нуждаются в 3632 м2 (Kagel et al., 2007). Шумовое воздействие также незначительно. На стадии бурения скважин оно не превышает 54 децибелл, в режиме эксплуатации уровень шума всего лишь 15-28 децибелл (Kagel et al., 2007).
2. Этапы освоения и разработки морских нефтегазовых месторождений
При освоении и разработке нефтегазовых месторождений выделяют четыре этапа (Патин, 1997): 1) геолого-геофизические изыскания; 2) подготовка и обустройство месторождения; 3) эксплуатация месторождения; 4) завершение и ликвидация.
Основными видами деятельности на первом этапе являются сейсморазведка, вызывающая помехи рыболовству и приводящая к воздействию на водные организмы, и разведочное бурение (нарушение донных ландшафтов, отчуждение акваторий, загрязнение воды вследствие технологических сбросов и воздух при атмосферных выбросах).
На втором этапе производится монтаж буровых платформ (рис. ), прокладка трубопроводов, строительство береговых сооружений. Основными воздействиями являются физические нарушения, сброс жидких и твердых отходов, помехи рыболовству.
На третьем этапе выполняются буровые, технологические и транспортные операции, сопровождающиеся технологическими сбросами при бурении и добыче, аварийными разливами и выбросами, отчуждение акваторий, помехами рыболовству и т.д.
На четвертом этапе происходит демонтаж платформ и трубопроводов, консервация скважин и т.д., при этом возникают помехи рыболовству и другим пользователям, отчуждение акваторий, загрязнения вследствие сбросов (Патин, 1997, 2004).
3. Типы орудий лова в рыболовстве
Орудия лова рыбы подразделяются на активные (когда они перемещаются в воде) и пассивные (стоящие неподвижно). По принципу работы они бывают (Экологический …, 1999): 1) отцеживающие (тралы, невода – береговой, обкидной, кошельковый, драги и т.д.); 2) объячеивающие (дрифтерные и ставные сети, ставные невода); 3) крючковые (троллинг, крючковые снасти-яруса и т.д).
Билет № 19
1. Основные типы приливных электростанций
Величина приливной энергии тесно связана с высотой приливов. Районирование Мирового океана по этому показателю приведено на рис. 1. Существуют три основных типа приливных электростанций: 1) системы, использующие кинетическую энергию движущейся воды (подобные ветровым электростанциям, работающим благодаря движущемуся воздуху); 2) заграждающие электростанции, способные использовать потенциальную энергию разницы в высоте приливов и отливов; для них необходимо сооружение плотин, полностью перегораживающих приливной эстуарий; 3) станции, использующие сочетание потенциальной и кинетической энергии; в этом случае сооружается дамба длиной 30-50 км перпендикулярно берегу, ее конец имеет Т-образную форму и ограждение участка акватории не производится
2. Экологические последствия проведения морских буровых работ
Воздействие бурения на водную среду осуществляется в ходе двух процессов: 1) слив в море отработанных буровых растворов; 2) выброс из скважины выбуриваемых осадков. Отработанные буровые растворы обычно сливаются непосредственно к основанию платформы. Глубина большинства нефтяных скважин находится в диапазоне между 900 и 5 тыс. м. За время бурения одной скважины буровые растворы меняются в среднем 8-10 раз, за один раз обычно заменяется 160 тыс. – 340 тыс. л. Твердая фаза раствора формирует мутьевые потоки либо находится в водной толще в виде суспензии. Концентрация мутности в потоке быстро уменьшается с расстоянием. Например, при разгрузке буровой жидкости в объеме 39750 л со скоростью 729 л/мин разбавление взвешенной фракции до фонового уровня происходило в 500 м от платформы. Количество сбрасываемых макрочастиц зависит от концентрации в растворе веществ первой группы. С одной из платформ, расположенной в Мексиканском заливе (в 50 км к югу от Галвестона, штат Техас) на глубине 21 м ежедневно сбрасывается 207 кг тонкодисперсных твердых частиц (Митина, Сингх, 2005). Разбавление растворимой фракции в целом происходит медленнее.
Выбуриваемые осадки под давлением выбрасываются из скважины на высоту 1 м и более, откуда и происходит их разнос течениями. Дальность переноса дезинтегрированных частиц зависит от их размера и скорости донных течений,
Негативные экологические последствия связаны, главным образом, с бурением и аварийными разливами нефти. При проведении буровых работ через скважину проходят грязевые буровые растворы, смазывающие и охлаждающие бур и трубы, удаляющие шламы и поддерживающие необходимое давление и целостность буровой скважины. Использование тяжелого бурового раствора позволяет также предотвратить утечки нефти и газа, если скважина вскроет их запасы. В процессе бурения раствор поступает по трубам вниз к буровому долоту, а затем возвращается на поверхность по затрубному пространству (между трубами буровой колонны и стенками скважины), вынося обломки горных пород.
3. Экологические последствия прилова
Наиболее серьезным воздействием рыболовства на окружающую среду является прилов. Известно, что кроме объекта промысла добычей, как правило, становятся «посторонние» виды. Процентное соотношение между желательной и нежелательной добычей зависит от многих факторов и сильно отличается. В среднем по миру прилов составляет 33% (Норинов, 2004), однако иногда он многократно превосходит основную добычу. Например, в Австралии на каждые 500 т добытых креветок приходится 3000 т прилова, в основном ракообразных и иглокожих (Dayton et al., 1995).
В состав прилова могут входить: 1) рыбы; 2) млекопитающие; 3) пресмыкающиеся; 4) птицы; 5) различные донные организмы.
При ловле определенного вида рыбы неизбежно присутствие в улове особей других видов, обычно менее ценных, при этом прилов или выбрасывается в море, или сдается на переработку (обычно для приготовления рыбной муки). Например, при промысле меч-рыбы в северо-западной части Атлантического океана нередко в сети попадало больше акул, чем самого объекта лова. В свою очередь, при ловле акул у побережья Австралии в прилове была велика доля скатов (Dayton et al., 1995).
Млекопитающие – очень частый объект прилова. Например, число китов, погибающих при случайной добыче, превышает размер их промысла (Рудский, Стурман, 2005). Очень серьезной проблемой было попадание в сети дельфинов при ловле тунцов. Считается, что в общей сложности их гибель составила около 6 млн особей (Для спасения …, 2007). В Тихом океане в кошельковые невода для ловли тунцов часто попадали морские свиньи. Число погибших особей также оценивается 6 млн (Dayton et al., 1995).
Из пресмыкающихся в прилов чаще всего попадают черепахи. Например, в южной части США и прилегающих районах Мексики распространена водная бугорчатая черепаха Malaclemys terrapin. В этом же регионе обычен голубой краб Callinectes sapidus, являющийся объектом промысла. Его добывают с помощью вкопанных в грунт ловушек-контейнеров. Однако в них часто попадает и черепаха. Только в штате Нью-Джерси по этой причине их ежегодно погибает более 88 тыс. особей (Семенов, 2008).
Основные причины гибели морских птиц (альбатросов, топорков и т.д.) – запутывание в орудиях лова (рис. ) или попадание на крючок при попытке съесть наживку (рис. ). Во многих случаях гибель взрослых особей приводит также к гибели яиц или птенцов. Кроме того, после гибели брачного партнера новые пары часто образуются с большой задержкой (Klaer, Polacheck, 1998; Brothers et al., 1999).
Донные организмы (иглокожие, полихеты, моллюски, губки, ракообразные и т.д.) попадают в прилов в различные типы тралов, драг и ловушек, которые устанавливаются на дне или волокутся по нему. Например, при траловом лове рыбы в Баренцевом море, количество выловленных за одно траление губок и кукумарий, достигает порой нескольких тонн. Попадание кукумарий в тралы зимой губительно для них. Губки обычно бывают сильно повреждены и после возвращения в воду также не выживают.
Билет № 20
1. Воздействие приливных электростанций на окружающую среду
Главным фактором воздействия приливных электростанций этого типа на окружающую среду является снижение естественного водообмена отсеченной части акватории с морем, что вызывает следующие последствия: 1) изменение распределения скоростей течения в заливе; 2) перераспределение донных отложений; 3) снижение устойчивости водной среды залива (опреснение, повышение температуры, загрязнение и т.д.) вследствие влияния наземных процессов; 4) уменьшение амплитуды колебания уровня воды в заливе; 5) снижение мутности воды (Марфенин и др., 1995; Несветова, Бойцов, 1994).
Прежде всего, это влияет на гидробионтов, поскольку нарушение обмена соленой и пресной воды и перераспределение донных отложений приводит к изменению условий жизни морской флоры и фауны. Исследования, проведенные на приливной электростанции «Ля Ранс», показали существенное изменение состава донных гидробионтов, но не зарегистрировали снижения их численности (Charlier, 2007). В то же время, в Кислой губе зафиксировано резкое снижение биопродуктивности и двойное сокращение видового состава флоры и фауны (Преображенский и др., 2000).
Снижение мутности увеличивает проникновение солнечного света и повышает продуктивность фитопланктона. Прохождение рыб через турбины вызывает их смертность от перепада давления, контакта с лопастями, кавитации и т.д. Даже в наиболее экологически совершенных типах турбин смертность рыбы при прохождении через них составляет 15%. Также возможна гибель крупных морских млекопитающих, прежде всего, китов и дельфинов (http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_power ). Кроме того, плотины нередко препятствуют возобновлению рыбных запасов, поскольку приходящие в заливы на нерест рыбы (лососевые, сельдь, корюшка и т.д.) не могут туда попасть (Преображенский и др., 2000). Тем не менее, по сравнению с гидроэлектростанцией аналогичной мощности экологическое влияние ПЭС гораздо меньше.
2. Экологические последствия аварий на нефтедобывающих морских установках
Существенный вклад в загрязнение морской акватории вносят аварии на нефтедобывающих морских установках. Например, 22 апреля 1977 г. на нефтегазовой буровой платформе «Браво» (месторождение Эфериск в центральной части Северного моря) произошел выброс нефти, газа и шлама из скважины. Эта смесь вырвалась из воды в виде 30-метрового гейзера с температурой до 90о С. Лишь 30 апреля 1977 г. с пятой попытки удалось произвести каптаж скважины. За это время было выброшено 13 тыс. т нефти. Образовавшаяся водонефтяная эмульсия уже через сутки распространилась на 32 км от места аварии, общая площадь загрязнения акватории превысила 3 тыс. км2 (Оксенгендлер, 1992).
Однако наибольшие последствия имели две аварии, произошедшие в Мексиканском заливе. Первая из них, на буровой установке «Исток-1» в заливе Кампече (у юго-восточного побережья Мексики), началась 3 июня 1979 г. Ежедневный выброс нефти сначала составлял 4 тыс. т (рис. 3). Многочисленные попытки заткнуть скважину позволили лишь уменьшить поступление нефти в море. Выброс нефти продолжался до 24 марта 1980 г. (т.е. почти 9 месяцев), когда отверстие скважины удалось закрыть 30-тонной бетонной глыбой. Суммарная утечка нефти составила 500 тыс. т (Oil spill …, 1992).
Вторая авария началась 20 апреля 2010 г. на скважине, расположенной в 64 км к юго-востоку от побережья Луизианы (рис. 4). В результате взрыва погибло 11 человек и 17 было ранено. Утечка закончилась 15 июля 2010 г. Всего в море попало около 560-585 тыс. т нефти.
3. Изменение местообитаний при рыболовстве и его экологическая роль
Вторым по важности последствием рыболовства является изменение местообитаний. Многие орудия лова волокутся по дну, при этом, в частности, повреждаются поля водорослей. Например, при тралении у юго-восточного побережья Испании было повреждено 45% лугов, поросших Posidoma meadow. В силу этого повышается риск гибели молоди рыб от хищников (Jenings, Kaiser, 1998). Изъятие донных организмов (губки, гидроиды, брозоаны, трубки амфиподов) также может повлечь за собой изменение местообитаний (Turner et al., 1999).
Косвенные воздействия состоят в изменении количества жертв, доступных для хищников, количества хищников, истребляющих жертв, и во влиянии на уровень конкуренции между видами. Например, круг питания многих морских птиц и млекопитающих ограничен очень незначительным числом видов рыб и снижение запасов ихтиофауны вследствие вылова отражается на их репродуктивности и обилии.
Билет № 21
1. Распределение морского волнения по поверхности Мирового океана
Особенностью морского волнения является его неравномерность во времени: максимальные значения в 5-11 раз выше средних (Васильев, Хрисанов, 1991). Для него характерна также пространственная неоднородность (рис. 5). Потоки волновой энергии максимальны в прибрежных зонах высоких широт, при этом плотность волновой энергии в южном полушарии существенно выше. Берега низких широт характеризуются сравнительно небольшими потоками энергии. Резкая граница по величине потоков волновой энергии для тихоокеанских берегов Северной и Южной Америки, а также американских берегов Атлантического океана проходит приблизительно у 30о с.ш и ю.ш. Для восточных берегов Атлантики граница резкого изменения потока энергии в южном полушарии смещается к 10о ю.ш. (Современные глобальные изменения …, 2006, т. 2).
2. Основные факторы воздействия растениеводства на природные компоненты
Сельскохозяйственная техника используется в растениеводстве для возделывания, уборки и переработки культур. Разнообразие применяемых механизмов очень велико. Они могут быть самоходными или прицепными. Довольно часто эта техника имеет значительную массу и мощные двигатели внутреннего сгорания.
Воздействие сельскохозяйственной техники на природную среду заключается в уплотнении почвы, нарушении ее структуры при обработке, уничтожении почвообразующих микроорганизмов и различных беспозвоночных (дождевые черви), технологических потерях почвы, загрязнении почвы, воды и воздуха горюче-смазочными материалами и отходами работы двигателей, уничтожении животных и птиц.
Наиболее экологически значима машинная деградация почвы – последствия воздействия на нее ходовых систем и рабочих органов сельскохозяйственных машин. К окончанию полевых работ остается неуплотненной только 10-15% пашни. Остальные участки подвергаются действию ходовых систем не менее 3-5 раз.
Из-за разрывов рукавов и трубопроводов сельскохозяйственных машин в России ежегодно сбрасывается на почву 500 тыс. т рабочих жидкостей, что выводит из севооборота 2 тыс. га плодородных земель (Практическое руководство …, 2005).
Технологические потери почвы состоят в ее вывозе за пределы полей. Например, в Турции при уборке сахарной свеклы безвозвратные потери почвы составляют 1,2 млн. т в год (Oztas et al, 2003).
Мелиорация земель подразделяется на осушительную и оросительную. Всего в мире осушено 157 млн га, причем больше всего осушенных земель в Северной и Центральной Америке (56 млн га). Возможные последствия осушительных мелиораций заключаются в усилении ветровой и водной эрозии, обмелении рек и озер, увеличении опасности наводнений, снижении количества атмосферных осадков, уменьшении численности животных и рыб, исчезновении редких видов растений и обеднении флоры. Что касается оросительной мелиорации, то она рассматривается в разд. 6.4. Переброска стока.
Химизация сельского хозяйства проявляется в расширении применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений. В течение полевого сезона 2006-2007 гг. было использовано 164 млн. т минеральных удобрений, в т.ч. 98 млн. т азотных удобрений, 39 млн. т – фосфорных и 27 млн. т – калийных удобрений. Крупнейшим потребителем минеральных удобрений в мире является Китай (49 млн. т), далее следуют Индия (22 млн. т), США (21 млн. т), Бразилия (9 млн. т), Индонезия (3,5 млн. т) и Франция (3,4 млн. т) (http://www.goodplanet.info/goodplanet/index.php/eng/Food-Agriculture/Fertilizers/Engrais-agricoles/(theme)/263).
Наибольшую опасность представляют азотные удобрения вследствие большой подвижности нитратного азота. Первостепенной проблемой здесь являются обогащение связанным азотом водоемов и загрязнение им грунтовых вод. На долю сельскохозяйственного производства приходится не менее половины связанного азота, поступающего в водоемы. Обогащение воды биофильными элементами приводит к чрезмерному росту водорослей, которые, отмирая, подвергаются анаэробному бактериальному разложению. Это приводит к гибели рыб и других водных животных в связи с дефицитом кислорода.
Сравнительно меньшую угрозу представляют фосфорные удобрения. Тем не менее, значительные количества фосфатов попадают в водоемы вследствие водной эрозии, что способствует эвтрофикации водоемов. Один килограмм поступающего с полей фосфора приводит к образованию в пресных водоемах 100 кг фитопланктона, снижающего содержание кислорода в воде и ухудшающего ее качество (Экологические ..., 1988).
Специфическая особенность фосфорных удобрений заключается в том, что их применение в больших количествах приводит к нежелательному накоплению в почве ряда других элементов: стабильного стронция, фтора, естественных радиоактивных соединений урана, радия, тория. Так, при внесении 70 кг суперфосфата в почву попадает 2-3 г кадмия (Гейнрих, Гергт, 2003).
Третий основной элемент минеральных удобрений (калий) не оказывает существенного влияния на окружающую среду. Однако вместе с калийными удобрениями вносится много хлора, что может привести к нежелательным последствиям.
3. Типы воздействий аквакультуры на окружающую среду
Аквакультура имеет следующие типы воздействий на окружающую среду: 1) потребление ресурсов; 2) выделение химических веществ из строительных материалов; 3) влияние на экосистемы (Iwama, 1991).
Потребление ресурсов состоит в том, что для кормления выращиваемых гидробионтов используют рыбную муку и рыбий жир, приготовленные из «обитающей на свободе» рыбы, причем количество «дикой» рыбы существенно превышает величину конечной продукции.
Например, для получения 1 кг лосося требуется от 3 до 5 кг рыбы, обитающей в естественных условиях. В 1985-1995 гг. фермеры-производители креветок использовали 36 млн т «дикой» рыбы для производства лишь 7,2 млн т креветок. Как правило, рыбную муку делают из пелагических видов (менхэден, макрель и т.д.), которые обычно не используются в пищу. Кроме того, рыбную муку получают из прилова, который был бы выброшен за борт, как сорная рыба. Однако эту же рыбную муку можно было бы использовать в свиноводстве или птицеводстве (Emerson, 2000).
Химикаты, вносимые со строительными материалами, представлены тяжелыми металлами, пластиковыми добавками (стабилизаторы, пигменты, антиоксиданты, ингибиторы горения, фунгициды и т.д.), средства, предохраняющие от обрастания (например, трибутилтин), антисептики и т.д. Многие из этих соединений токсичны для водных организмов, хотя их низкая растворимость, а также замедленность выщелачивания и разбавления и обеспечивает некоторую защиту (Reducing …, 1991).
Что касается экологических воздействий, то аквакультура влияет на следующие природные компоненты: 1) поверхностные воды; 2) животный мир; 3) растительность; 4) почвы; 5) атмосферный воздух. Кроме этого имеют место социальные воздействия.
22 БИЛЕТ.
1. Воздействие волновых электростанций на окружающую среду
Воздействие волновой энергетики на окружающую среду невелико и выражается в следующем: 1) изменение динамики перемещения наносов в прибрежной зоне; 2) визуальное воздействие; 3) косвенное воздействие, обусловленное большой материалоемкостью волновых станций.
Воздействие на динамику перемещения наносов происходит при размещении волновых станций в прибрежной полосе. Они принимают на себя часть энергии, играя роль волноломов. В силу этого нарушается баланс между эрозией и аккумуляцией наносов. При размещении преобразователей энергии на глубоководных участках в открытом море влияние на устойчивость побережья не происходит (Агеев, 2004).
Визуальное воздействие состоит в том, что при установке волновых станций вблизи побережья возникают проблемы эстетического характера, так как они видны с берега. Косвенное воздействие состоит в том, что для производства волновых станций требуются значительные количества металлов, выплавка которых с экологической точки зрения достаточно вредна.
Кроме того, наличие непрерывной линии волновых станций может стать препятствием для навигации и оказаться опасной для судов при штормах. В целом волновая энергетика имеет наименьшие экологические последствия из всех энергетических отраслей (Govorushko, 2003).
2. Воздействие сельскохозяйственной техники на природную среду
Сельскохозяйственная техника используется в растениеводстве для возделывания, уборки и переработки культур. Разнообразие применяемых механизмов очень велико. Они могут быть самоходными или прицепными. Довольно часто эта техника имеет значительную массу и мощные двигатели внутреннего сгорания.
Воздействие сельскохозяйственной техники на природную среду заключается в уплотнении почвы, нарушении ее структуры при обработке, уничтожении почвообразующих микроорганизмов и различных беспозвоночных (дождевые черви), технологических потерях почвы, загрязнении почвы, воды и воздуха горюче-смазочными материалами и отходами работы двигателей, уничтожении животных и птиц.
Наиболее экологически значима машинная деградация почвы – последствия воздействия на нее ходовых систем и рабочих органов сельскохозяйственных машин. К окончанию полевых работ остается неуплотненной только 10-15% пашни. Остальные участки подвергаются действию ходовых систем не менее 3-5 раз.
Из-за разрывов рукавов и трубопроводов сельскохозяйственных машин в России ежегодно сбрасывается на почву 500 тыс. т рабочих жидкостей, что выводит из севооборота 2 тыс. га плодородных земель (Практическое руководство …, 2005).
Технологические потери почвы состоят в ее вывозе за пределы полей. Например, в Турции при уборке сахарной свеклы безвозвратные потери почвы составляют 1,2 млн. т в год (Oztas et al, 2003).
3. Воздействие аквакультуры на окружающую среду
Что касается экологических воздействий, то аквакультура влияет на следующие природные компоненты: 1) поверхностные воды; 2) животный мир; 3) растительность; 4) почвы; 5) атмосферный воздух. Кроме этого имеют место социальные воздействия.
Воздействие на водную среду наиболее типично, оно происходит при выращивании всех групп гидробионтов. В основном это загрязнение воды различными веществами. Например, при кормлении многих видов рыб используется искусственный корм в виде гранул. Он разбрасывается по поверхности воды и поедается рыбами во время его осаждения в водяном столбе (большинство людей наблюдало этот процесс в аквариумах). Даже в хорошо отрегулированном процессе питания не съедается 30% корма. Он оказывается на дне, где утилизируется бентосом или разлагается микроорганизмами (Boyd, Clay, 1998).
В Шотландии приблизительно 50 тыс. т неочищенных сточных вод после разведения лососей в садках сбрасываются прямо в море. Они содержат взвешенные органические вещества и такие растворенные вещества как азот, фосфор и углерод, образующиеся от избыточных кормов, экскрементов и выделений через жабры и почки. Эти сбросы эквивалентны коммунально-бытовым сточным водам от 75% населения Шотландии (Emerson, 2000; Tovar et al., 2000a).
Сброс стоков с предприятий аквакультуры приводит к эвтрофикации поверхностных вод. Основными элементами, вызывающими этот процесс, являются азот и фосфор. В штате Алабама, США на каждую тонну американского сома-кошки Ictalurus punctatus выброс азота составляет 9,2 кг, а фосфора – 0,57 кг. На шведских рыборазводных предприятиях соответствующие показатели равны 61 кг азота и 2,2 кг фосфора (Tovar et al., 2000b). На объектах аквакультуры Черноморского побережья России сброс азота на каждую тонну продукции составляет 65 кг, а фосфора 12 кг, также выделяется 500 кг органических веществ (Фащук, Муравьев, 2007).
Эвтрофикация водоемов создает условия для цветения водорослей, образующего токсины. Когда оно заканчивается, водоросли опускаются на дно, где их разложение приводит к сокращению содержания растворенного кислорода (Boyd, Clay, 1998; Emerson, 2000).
Другими загрязняющими веществами, поступающими с объектов аквакультуры, являются антибиотики, гормоны, стимуляторы роста и пестициды. Антибиотики добавляются в корм для профилактики болезней. Считается, что только 20-30% антибиотиков поглощаются рыбой, остальные 70-80% загрязняют воду (Reducing …, 1991). Гормоны и стимуляторы роста используются для изменения пола, продуктивной способности и роста культивируемых организмов. Их экологическое воздействие пока исследовано недостаточно.
Пестициды применяются для борьбы с паразитами. Например, в Норвегии в 1989 г. на рыборазводных фермах было внесено 3488 кг дихлоровоса для контроля заражения лососевыми вшами. Подобные препараты имеют выраженное негативное воздействие на окружающую среду, поэтому их применение должно быть строго дозированным (Reducing …, 1991).
Воздействие на животный мир выражается разными способами. Во-первых, для кормления культивируемой рыбы используется много «дикой» рыбы. Во-вторых, довольно часто выращиваемая рыба совершает побеги. При этом возможны различные варианты. «Сбежавшая» рыба может сначала выйти победителем в конкурентной борьбе с местными видами, но потом уменьшиться в численности или же потомство, появившееся в результате интербридинга, плохо адаптировалось бы к экосистеме (Bailly, Paquotte, 1996).
Нередки случаи инфекционных и паразитарных заражений диких рыб. Характерным примером является лососевая вошь. Это вид ветвистоусых рачков, взрослые особи которых поселяются на коже и жабрах лососей и питаются покровами тела. Пораженная рыба болеет, у нее снижается сопротивляемость организма. Летальность у молоди от этого паразита гораздо выше. Но в природе молодь отделены от взрослых рыб, поскольку скатывающиеся по рекам в море сеголетки имеют мало шансов встретить взрослых рыб и заразиться от них.
Скученность рыб создает идеальные условия для размножения вшей. Когда на пути молоди в эстуарных участках или заливах находятся лососевые хозяйства личинки паразитов выходят в окрестные воды и нападают на скатывающихся сеголетков. На тихоокеанском побережье Канады в естественных условиях зараженность ими молоди горбуши не превышает 5%. Вблизи рыборазводных ферм она резко возрастает, что вызывает пятикратное увеличение смертности (Наймарк, 2007).
Известно также, что перевозки креветки способствуют рассеванию ее патогенов (Phillips, 1993). Вирусные болезни, источником которых были креветочные фермы, зарегистрированы в Китае, Таиланде, Индии и Эквадоре (Boyd, Clay, 1998).
Влияние на растительность состоит в уничтожении мангровых лесов для сооружения предприятий аквакультуры (преимущественно креветочных ферм). Считается, что в глобальном масштабе они ответственны за 10% потерь мангровых лесов (Boyd, Clay, 1998). Воздействие на атмосферный воздух заключается в его в загрязнении аммиаком. Например, в США ежегодные выбросы этого газа из прудов для разведения канального сома Ictalurus punctatus (имеющих площадь 66 тыс. га) оцениваются в 1584 т (Gross et al., 1999).
23 БИЛЕТ.
1. Использование осмотической энергии океана и его экологические последствия
Из всех видов энергии океана наиболее велики запасы осмотической энергии. Для ее получения необходимо наличие двух растворов с разной концентрацией соли. Районами, где можно использовать такую энергию в больших масштабах, являются устья рек. Пресная и морская вода заполняют замкнутую камеру, разделенную полупроницаемой мембраной. Вследствие различий в значениях химического потенциала пресной и соленой воды происходит диффузия пресной воды через мембрану. В результате этого в камере с морской водой создается избыточное гидростатическое давление, которое и приводит в движение турбину. Первая в мире электростанция на основе осмотической энергии (мощностью 4 кВт) была открыта 24 ноября 2009 г. норвежской энергокомпанией Statkraft в Тофте (60 км от Осло), Норвегия.
Экологические последствия эксплуатации соляных станций следующие (Васильев, Хрисанов, 1991): 1) повреждения живых организмов при заборе воды или на мембранах; 2) воздействие на пресноводные виды при спуске воды большей солености; 3) изменение циркуляции воды, что отражается на движении питательных веществ и концентрации кислорода; 4) попадание токсических биоцидов, используемых для предотвращения загрязнения мембран, в трофические цепи.
2. Экологические последствия химизации сельского хозяйства
Химизация сельского хозяйства проявляется в расширении применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений. В течение полевого сезона 2006-2007 гг. было использовано 164 млн. т минеральных удобрений, в т.ч. 98 млн. т азотных удобрений, 39 млн. т – фосфорных и 27 млн. т – калийных удобрений. Крупнейшим потребителем минеральных удобрений в мире является Китай (49 млн. т), далее следуют Индия (22 млн. т), США (21 млн. т), Бразилия (9 млн. т), Индонезия (3,5 млн. т) и Франция (3,4 млн. т) (http://www.goodplanet.info/goodplanet/index.php/eng/Food-Agriculture/Fertilizers/Engrais-agricoles/(theme)/263).
Наибольшую опасность представляют азотные удобрения вследствие большой подвижности нитратного азота. Первостепенной проблемой здесь являются обогащение связанным азотом водоемов и загрязнение им грунтовых вод. На долю сельскохозяйственного производства приходится не менее половины связанного азота, поступающего в водоемы. Обогащение воды биофильными элементами приводит к чрезмерному росту водорослей, которые, отмирая, подвергаются анаэробному бактериальному разложению. Это приводит к гибели рыб и других водных животных в связи с дефицитом кислорода.
Сравнительно меньшую угрозу представляют фосфорные удобрения. Тем не менее, значительные количества фосфатов попадают в водоемы вследствие водной эрозии, что способствует эвтрофикации водоемов. Один килограмм поступающего с полей фосфора приводит к образованию в пресных водоемах 100 кг фитопланктона, снижающего содержание кислорода в воде и ухудшающего ее качество (Экологические ..., 1988).
Специфическая особенность фосфорных удобрений заключается в том, что их применение в больших количествах приводит к нежелательному накоплению в почве ряда других элементов: стабильного стронция, фтора, естественных радиоактивных соединений урана, радия, тория. Так, при внесении 70 кг суперфосфата в почву попадает 2-3 г кадмия (Гейнрих, Гергт, 2003).
Третий основной элемент минеральных удобрений (калий) не оказывает существенного влияния на окружающую среду. Однако вместе с калийными удобрениями вносится много хлора, что может привести к нежелательным последствиям.
3. Виды современных орудий охоты на диких животных
Современные орудия охоты на диких животных можно разделить на две группы (Дементьев, 1971): 1) орудия активной добычи (требующие присутствия охотника и его активных действий в момент добывания зверя или птицы); 2) самоловные орудия (попадание в них обычно происходит в отсутствие человека)
В первую группу входят: 1) ружейная охота; 2) охота с ловчими животными (хищные птицы, борзые собаки, белые африканские хорьки – фуро, прирученные гепарды; 3) сетевые самоловы. Ко второй группе относятся: 1) капканы (ущемляющие и давящие; 2) опадные самоловы (пасти, плашки, кулемы); 3) петли или силки; 4) живоловушки; 5) сети и т.д. (Гусев, 2001).
24 БИЛЕТ.
1. Основные направления использования биомассы для получения тепловой энергии
Использование биомассы, для получения энергии являлось единственным способом получения тепла, вплоть до конца 17 века. Сейчас это пятый по производительности возобновимый источник энергии после прямой солнечной, ветровой, гидро- и геотермальной энергии. Ежегодно на земле образуется около 170 млрд т первичной биологической массы. Её использование в мировом хозяйстве дает более 500 млн т.у.т./год (Инженерная экология …, 2003).
Пока биомасса используется главным образом для получения тепловой энергии, при этом существуют 3 основных направления: 1) непосредственное сжигание; 2) брожение биомассы; 3) использование энергоносителей, получаемых в процессе преобразования биомассы – биогаз, спирты и т.д. (Инженерная экология …, 2003).
При первом направлении биомасса непосредственно используется в качестве топлива. Основная часть топливной биомассы (до 80%) это древесина, употребляемая для обогрева жилищ и приготовления пищи в развивающихся странах. Дрова используют около 2,5 млрд чел. на земном шаре (рис. 2). Биомасса составляет 15% от мировой поставки энергии и до 35% – в развивающихся странах (Скурлатов и др., 1994). Доля древесного топлива в национальном потреблении энергии показана на рис. 3.
Второе направление – использование теплоты, выделяемой при брожении органическими отходами (навоз, помет, опилки и т.д.). Чаще она используется для обогрева теплиц, парников и других помещений. Третье направление – извлечение из биомассы таких энергоносителей как биогаз и спирты. Получение электроэнергии из биомассы возможно в рамках третьего направления. Завод по производству электроэнергии из биомассы показан на рис. 4.
2. Влияние стойлового животноводства на атмосферу
Их воздействие проявляется, прежде всего, в загрязнении атмосферы. Со скотных дворов и хранилищ навоза выделяется 136 различных газов и пахучих веществ (Hartund, 1992). Некоторые из них имеют локальное значение (например, аммиак), а другие (углекислый газ, метан, озон, закись азота) являются парниковыми газами и вносят вклад в глобальное потепление. Роль домашнего скота в возникновении этого эффекта оценивается в 5-10% (Tisdell, 1998).
Из свежего навоза за одни сутки теряется около 50% аммиака. Только для Великобритании поступление аммиака составляет (Савенко, 1991): свинофермы – 41 тыс. т/год, птицефермы – 81 тыс. т/год, фермы крупного рогатого скота – 233 тыс. т/год. В восточных районах Северной Каролины в 1995 г. было выброшено в атмосферу 81 тыс. т, из которых 73% пришлись на свиноводческие хозяйства (Ruhl, 2000). Аммиак оказывает воздействие на почвы (выделения аммиака приводят к потере ими азота), он угнетает листву деревьев. Количество выделяемого аммиака зависит от кормления, возраста и содержания животных.
Роль навоза в выделении метана не столь велика, основное значение имеет кишечное брожение жвачных животных. Например, в Южной и Юго-Восточной Азии в 2000 г. было выброшено в атмосферу 29,9 млн т метана, при этом на эмиссию навоза скота пришлось лишь 4 млн т, а источником остальных 25,9 млн т была эмиссия кишечного брожения. Самое большое в мире выделение метана от животноводства характерно для дельты Ганга (Yamaji et al., 2003).
Во многих районах животноводство является главным источником выброса метана. Например, в Мексике суммарный объем выброса метана составляет 1,89 млн. т, при этом 1,85 млн. т приходится на скотоводство (Gonzalez, Ruiz-Suarez, 1995).
Закись азота – наиболее активный парниковый газ. Он выделяется, главным образом, из навоза, что составляет около 7% от всех антропогенных выбросов. Закись азота способствует также возникновению кислотных дождей. Весь домашний скот выделяет также углекислый газ (Tisdell, 1998).
3. Влияние охоты на растительность и животный мир
Этот вид деятельности влияет, главным образом, на растительность и животный мир. Это влияние стало заметно после овладения человеком огнем, произошедшего в конце палеолита. К этому времени относится появление «огненной технологии», заключавшейся в выжигании леса и другой растительности при охоте на животных.
Уже в то время (более ста тысяч лет назад) систематические пожары как «универсальное орудие охоты» приводили к значительным экологическим последствиям, вызывая деградацию окружающих экосистем и снижая качество и количество биоресурсов (Рамад, 1981). Предполагается, что вымиранию некоторых видов фауны способствовало разрушение среды их обитания. Происходила смена растительности (леса замещались саваннами, степями и кустарником) и трансформация климата. На больших пространствах возникали «пирогенные ландшафты», подверженные эрозии, опустыниванию и снижению уровня грунтовых вод (Человек …, 1997).
Охота постепенно усложнялась и технологически совершенствовалась (копья, луки со стрелами, дротики, метательные палки, ловушки, сети, арканы и т. д.). Иногда слишком интенсивный промысел приводил к снижению плотности популяции до критической, когда регулярная (в период размножения) встреча разнополых особей становилась маловероятной и приводила к исчезновению видов (Лаптев, 1981).
Хотя этот процесс в большей степени связан с изменением местообитаний, начиная с 1600 г. зафиксировано множество фактов вымирания видов вследствие перепромысла (Bodmer et al., 1997; Rowcliffe et al., 2003). Чрезмерная эксплуатация охотничьих ресурсов возможна даже при использовании примитивных методов охоты, таких как силки (Noss, 1998а) и сетевые самоловы (Noss, 1998b). Масштабы добычи характеризует цифра 5 млн. т; именно столько мяса диких животных добывают жители деревень тропических лесов Африки и Южной Америки (Fa et al., 2002).
Широко известна история исчезновения американского странствующего голубя Estopistes migratorius. Это был чрезвычайно многочисленный вид, в 1810 г. в одной из стай их количество оценили в 2 млрд особей (Риклефс, 1979). Однако их интенсивное истребление ради вкусного мяса (только в штате Мичиган в 1879 г. добыли 1 млрд. голубей) стало главной причиной их вымирания. Последний странствующий голубь умер в зоологическом саду в Цинциннати в 1914 г. (Зедлаг, 1975).
Сейчас в США охота является, главным образом, способом проведения досуга. Ежегодно в этой стране убивается более 200 млн. животных, в т.ч. 42 млн. траурных голубей, 30 млн. белок, 28 млн куропаток, 25 млн. кроликов, 20 млн. фазанов, 14 млн. уток, 6 млн. оленей и множество других животных (http://www.idausa.org/facts/hunting.html).
Экологическое воздействие изъятия особей не однозначно. Умеренный охотничий промысел оказывает положительное воздействие на популяции животных, так как он предотвращает деградацию угодий и истощение кормовой базы путем создания оптимальной плотности популяции животных, исключает откочевку животных, предупреждает или ограничивает возможность массовых заболеваний, возникающих при перенаселении (Conover, 2001).
Охота часто влияет на половозрастную структуру популяций животных. Часто при добыче предпочтение отдается особям определенного рода (например, самцам с большими рогами или самкам, имеющим более нежное мясо). Избирательный отстрел животных часто приводит к нежелательным экологическим последствиям (Cullen et al., 2001).
Еще одно следствие охоты – загрязнение водоемов. Водоплавающие птицы проглатывают свинцовую дробь, принимая ее за гравий и семена растений. В штате Орегон (США) дробь была найдена в 40,2% желудков кряквы, 40,4% – шилохвости, 13,7% – свиязи. В Северной Америке от свинцового отравления ежегодно погибает около 630 тыс. крякв. Число дробин на 1 га может достигать 100 тыс. штук в слое 9 мм (Лаптев, 1981).
Известны случаи гибели стерхов Grus leucogeranus в Якутии (Пшенников и др., 2001). Масштабы гибели водоплавающих птиц от отравления дробью сильно зависят от донных грунтов. Например, в илах дробь быстро погружается на недоступную глубину, что делает вероятность ее проглатывания низкой (Чернышев и др., 2007).
Воздействие на растительность происходит разными путями. Например, избирательный отстрел может повлиять на численность вредителей определенных видов растений (Wright, 2003). Добыча определенных видов животных может привести к долгосрочным изменениям в динамике тропических лесов из-за потери разносчиков семян, крупных зерноядных, плотоядных и «создателей ландшафта», таких как крупные лесные млекопитающие (Fa et al., 2002).
25 БИЛЕТ.
1. Биогаз и технологии его производства
Биогаз – газ, получаемый метановым брожением биомассы. Для его производства пригодны различные органические отходы: рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки), производства крахмала и патоки – мезга и сироп, отходов переработки картофеля, производства чипсов – очистки, шкурки, гнилые клубни, производства соков – жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, молокозаводов – молочная сыворотка, а также навоз, птичий помет и фекалии и т.д. (http://www.biogasinfo.ru/about/.
Разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид – бактерии гидролизные, второй – кислотообразующие, третий – метанообразующие.
В настоящее время в мире используется или разрабатывается около 60-ти разновидностей технологий получения биогаза. Наиболее распространённый метод – анаэробное сбраживание в метатанках, или анаэробных колоннах (http://www.biogasinfo.ru/about/).
Биогаз на 55–75% состоит из метана и на 25–45% из СО2. Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50–65 м³ биогаза с содержанием метана 60%. Из различных видов растений можно получить 150–500 м³ биогаза с содержанием метана до 70%. Максимальное количество биогаза – это 1300 м³ с содержанием метана до 87 % – можно получить из жира.
Одна из разновидностей биогаза – свалочный газ (landfill gas). Он получается на свалках из муниципальных бытовых отходов. Завод по производству свалочного газа и одна из стадий технологического процесса показаны на рис. 5, 6. В США в 2002 году находилось в эксплуатации 350 заводов по производству лэндфилл-газа, в Европе – 750, всего в мире – 1152, общее количество производимой энергии – 3929 МВт, объём обрабатываемых отходов – 4548 млн. тонн (http://ru.wikipedia.org/wiki).
Из 1 м3 биогаза можно произвести от 2 до 3 кВтч. электроэнергии. Технологий генерирования электроэнергии, полученной из биомассы при ее газификации, несколько. Для выработки электроэнергии может использоваться такое электрогенерирующее оборудование: газотурбинные установки, паротурбинные установки, газодизельные установки или двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием (Гелетуха, Железная, 1998).
2. Источники выделения метана в животноводстве
Роль навоза в выделении метана не столь велика, основное значение имеет кишечное брожение жвачных животных. Например, в Южной и Юго-Восточной Азии в 2000 г. было выброшено в атмосферу 29,9 млн т метана, при этом на эмиссию навоза скота пришлось лишь 4 млн т, а источником остальных 25,9 млн т была эмиссия кишечного брожения. Самое большое в мире выделение метана от животноводства характерно для дельты Ганга (Yamaji et al., 2003).
Во многих районах животноводство является главным источником выброса метана. Например, в Мексике суммарный объем выброса метана составляет 1,89 млн. т, при этом 1,85 млн. т приходится на скотоводство (Gonzalez, Ruiz-Suarez, 1995).
3. Влияние перебросок стока на окружающую среду
Переброски стока кроме изменения водности рек влияют на состав ихтиофауны. Каналы играют роль экологических желобов, по которым происходит расселение рыб. Например, с приходом днепровской воды по Северо-Крымскому каналу (длина 402 км) для водоемов Крыма стали обычными рыбы Днепра, в первую очередь малоценные – окунь, ерш, линь, густера (Козлов, 1979).
Еще одним негативным следствием перебросок стока является распространение семян сорных растений. Детальные исследования распространения сорных растений водой по оросительным каналам Вахшской долины Таджикистана показали серьезность этой проблемы. Например, в одном из сельскохозяйственных предприятий за 14 часов на 1 га площади было занесено с поливной водой в июле 955 тыс. семян (8 видов), в августе 2 млн. семян, в сентябре 3,9 млн. семян (10 видов). Источником засорения поливной воды являются заросли сорных растений на бортах оросительных каналов (Никитин, 1983).
26 БИЛЕТ.
1. Свалочный газ и его использование для производства электроэнергии
Одна из разновидностей биогаза – свалочный газ (landfill gas). Он получается на свалках из муниципальных бытовых отходов. Завод по производству свалочного газа и одна из стадий технологического процесса показаны на рис. 5, 6. В США в 2002 году находилось в эксплуатации 350 заводов по производству лэндфилл-газа, в Европе – 750, всего в мире – 1152, общее количество производимой энергии – 3929 МВт, объём обрабатываемых отходов – 4548 млн. тонн (http://ru.wikipedia.org/wiki).
2. Воздействие стойлового животноводства на растительный и животный мир
Из представителей животного мира в большей степени подвержены гидробионты. Влияние на них проявляется через загрязнение поверхностных вод. В случае аварийных ситуаций происходит их массовая гибель. Например, в штате Северная Каролина (США) разлив 96 тыс. т навозных стоков свиноводческого комплекса в 1995 г. привел к гибели 10 млн. рыб и сделал невозможной добычу моллюсков на 147 тыс. га прибрежной территории (Ruhl, 2000).
Воздействие на наземных животных происходит при заготовке кормов. Например, в Германии для сенокоса на лугах используются сельскохозяйственные машины, убивающие и ранящие множество диких животных, прежде всего молодых косуль. Общее количество диких животных, страдающих от них, оценивается в 420 тыс. (Heiko, Gerold, 2002).
Влияние на растительность состоит в том, что стойловое животноводство способствует распространению сорной растительности. В 1 т навоза содержится 2 млн. семян сорняков. При его внесении на поля в качестве удобрения значительная часть семян прорастает (Груздев, 1988). Некоторое значение имеет заготовка грубых кормов из естественных трав (сенокошение), которая иногда приводит к обеднению видового состава в связи с полным выкашиванием некоторых видов растений.
При правильном использовании воздействие отходов животноводства на почвы благоприятное. Происходит увеличение содержания биофильных элементов (углерод, азот, фосфор, кальций, магний) в почве, ее биологической активности, урожая и качества растений (каротин, протеин). Однако чрезмерное использование отходов в качестве удобрений (внесение навоза, орошение сточными водами) часто увеличивает концентрацию в почве нитратного азота, ухудшает физико-химические свойства почв.
Это приводит к разрастанию нитрофильных растений, дающих большую биомассу, главным образом сорняков (Czerwinski et al., 1986). Дальнейшее просачивание вызывает загрязнение грунтовых вод водорастворимыми солями, нитратами, болезнетворными микроорганизмами, инфицирующими животных и человека бруцеллезом, энцефалитом, гастроэнтеритом и т.д. (Nastea et al., 1986).
3. Воздействие жилищно-коммунального хозяйства на окружающую среду
Воздействие на окружающую среду осуществляется как в процессе жилищного строительства, так и во время функционирования жилой застройки. На этапе строительных работ это влияние такое же, как у большинства промышленных объектов (уничтожение растительности вследствие вырубки и эксплуатации строительных машин, преобразование рельефа при проведении землеройных и профилировочных работ, уплотнение почвы, ее эрозия, местное увеличение стока, шумовое воздействие и т.д.). Косвенное влияние выражается в увеличении масштабов производства, добычи и заготовки строительных материалов: цемента, кирпича, заполнителей бетона и т.д. (Еnvirоnmentаl Assessment ..., 1994).
Основным источником воздействия на окружающую среду при функционировании жилой застройки является коммунальное хозяйство, включающее совокупность предприятий и организаций по обслуживанию населения. Сюда входят санитарно-гигиенические предприятия (водопровод, канализация, бани, прачечные), городской транспорт, предприятия по удалению и утилизации бытовых отходов, энергетические предприятия, сооружения внешнего благоустройства (дороги, мосты и т.д.), гостиницы и др.
Очень сложной является проблема отходов. Ежегодно в мире образуется около 400-450 млн. т твердых бытовых отходов. Их объем прямо пропорционален уровню экономического развития страны. Например, в развитых странах их количество на одного жителя составляет (кг/год): США – 803 кг, Канада – 601, Нидерланды – 497, Япония – 408, Италия – 348, Германия 318 кг/год (Янин, 1998). В развивающихся государствах количество производимого мусора намного меньше, поэтому в среднем на одного жителя планеты приходится 200 кг твердых бытовых отходов в год (Казакова, 2003).
Состав твердых бытовых отходов в разных регионах имеет свою специфику. Например, в г. Хабаровск (Россия) он следующий (%): бумага и картон – 12; текстиль – 8; полимерные материалы – 15; кожа, резина – 10; стекло – 9; строительный мусор – 10; металл – 10; дерево – 7; пищевые отходы – 17; прочее – 2% (Рыжук, Майорова, 2006).
Важным источником загрязнения воздуха городов является сжигание мусора, в котором содержатся (Савенко, 1991): 0,5-0,7% азота, 0,06-0,28% серы, 0,04-0,7% хлора и сотые доли процента свинца, никеля, меди, цинка. В состав газовых выбросов мусоросжигательных установок входят углекислый газ, оксиды углерода, серы и азота, аммиак, углеводороды, хлористый и фтористый водород, а также высокотоксические тяжелые металлы. Так, при сжигании 1 т городского мусора в атмосферу выбрасывается 23 г свинца, 4 г ртути, 1,3 г кадмия. В результате гниения мусора на свалках в воздух поступает метан. Его эмиссия в глобальном масштабе оценивается в 20-70 млн т/год (Современные …, 2006, т. 1).
В каждой стране возможны свои источники выбросов. Например, в Индии серьезный вклад в загрязнение атмосферы вносят кремационные костры, в которых ежегодно сжигают 10 млн покойников. На каждого из них похоронные бюро расходуют до 450 кг древесины. В результате в атмосферу поступают 50 тыс. т твердых частиц и 8 тыс. т СО2 (Агарвал, 2008). В США определенное значение имеет загрязнение воздуха ртутью. Ежегодно там приходит в негодность 620 млн флуоресцентных ламп, при этом годовая эмиссия газообразной ртути оценивается в 2-4 т (Aucott et al., 2003).
Самым серьезным загрязнителем поверхностных вод являются стоки из городской канализационной сети и систем ливневой канализации. Эти стоки, прежде всего, воздействуют на поверхностные воды, а также на подземные воды и почву. В городах развивающихся стран наиболее опасным загрязнителем являются человеческие экскременты.
В наименее развитых странах лишь третья часть жилых домов подключена к системам канализации, однако очистные сооружения, как правило, отсутствуют (Еnvirоnmentаl Assessment ..., 1994). Из 3119 индийских городов только 209 имеют сооружения для частичной очистки сточных вод и только 8 обеспечены полной очисткой (Pimentel et al., 1999).
Коммунально-бытовые стоки развитых стран содержат до 90% детергентов – синтетических поверхностно-активных веществ, использующихся в качестве моющих средств. Детергенты являются сильными токсикантами, плохо поддающимися очистке и биологически почти неразложимыми. По данным П.И. Меркулова (1994), сточные воды после очистки содержат 50-60% от их первоначального количества. Примерно 90% сточных вод городов сбрасывается в водоемы без очистки (Владимиров, Алексашина, 1988). Общий объем сточных вод в мире достигает 450 км3/год.
Значительный ущерб окружающей среде наносится при осуществлении водоснабжения. Он обусловлен, прежде всего, изъятием больших количеств воды. Наиболее велико водопотребление в крупных городах. Например, в 1980 г. в США оно составляло 818 л/сутки на одного жителя (Бочкарева, 1988). Откачки больших объемов подземных вод приводят к оседанию земной поверхности. Его максимальная величина составляет 9 м в г. Мехико, 8,6 м в г. Тайбэй (Тайвань), 4,3 м в г. Токио и 3,1 м в г. Осака (Горшков, 1992).
Серьезное значение имеют потери воды вследствие утечек, полива улиц и газонов, работы систем кондиционирования воздуха и т.д. В коммунально-бытовом хозяйстве США теряется 24% потребляемой воды (Бочкарева, 1988). Большой экологический ущерб приносит также потеря земель; очень часто под жилую застройку используются ценные сельскохозяйственные угодья.
Влияние на подземные воды выражается в их загрязнении. Например, при работе предприятий химической чистки одежды в грунтовые воды нередко поступает хлорорганический растворитель – перхлорэтилен (Миташова, 1998). Также характерны изменения их уровня. В одних районах он понижается вследствие ухудшения водопроницаемости земной поверхности (уплотнение почвы, непроницаемые покрытия - асфальт, бетон и т.д.). В других – увеличивается в связи с утечками из канализации и водопроводов (Ковалевский, 1994). Испаряемость с урбанизированных площадей на 5-20% выше по сравнению с прилегающими сельскими участками (Горшков, 1992).
Одним из факторов влияния на животный мир являются освещенные по ночам небоскребы. Перелетные птицы летят на яркий свет и разбиваются о стеклянные фасады зданий. В Северной Америке таким образом ежегодно разбиваются от 100 млн до миллиарда птиц (Кийвер, 2002). Воздействие на геоморфологическую среду происходит при преобразовании рельефа для целей строительства, складировании твердых бытовых отходов и т.д.
27 БИЛЕТ.
1. Влияние линий электропередачи на птиц
Влияние на животный мир неоднозначно и вызвано разными факторами. Например, наличие просеки с одной стороны, приводит к «эффекту опушки», повышению разнообразия условий обитания и резкому увеличению числа видов птиц и животных. С другой стороны, просека может быть непреодолимым препятствием для передвижения животных. В значительной степени направленность воздействия (положительное или отрицательное) зависит от ширины просек. По разным данным, положительное воздействие отмечается при ширине от 10 до 100 м, а отрицательное – при ширине от 60 до 200 м и более (Человек ..., 1988; Экологические проблемы ..., 1989; Электроэнергетика ..., 1995 и др.).
Влияние на птиц вызвано также наличием ЛЭП и передачей электроэнергии по проводам. Птицы даже одного и того же вида в 53% случаев преодолевают ЛЭП, пролетая над проводами, в 7% случаев – под ними и в 40% – между проводами, т.е. в наиболее опасной зоне (Иванов, Седунова, 1993). Основная причина гибели птиц – травмы от ударов об опоры и провода. Количество погибших птиц в результате столкновения с проводами и опорами ЛЭП очень сильно зависит от местности: в полевых биотопах на 1 км в среднем гибнет 8 птиц в год, в лесу их число возрастает до 400; если ЛЭП расположена вдоль береговой линии моря, то погибает до 1200 птиц; в случае же прохождения ЛЭП по узкой перемычке между морем и другим водоемом число погибших птиц может достигать 70 тыс. в год на один километр ЛЭП (Scott et al., 1972; McNeil et al., 1985; Hoersсhelmann et al., 1988; по: Иванов, Седунова, 1993). Во всех биотопах количество погибших птиц резко увеличивается во время осенних и весенних миграций, особенно если ЛЭП пересекает направление пролета.
Нередки случаи гибели птиц от поражения электротоком. Обычно это происходит с крупными птицами вследствие замыкания проводов широко распахнутыми крыльями, наиболее часто это происходит в дождь или снегопад. Например, в Томской области по этой причине ежегодно гибнет около 30 тыс. птиц, в первую очередь врановых, дневных хищников, сов (Предотвращение …, 2010). На территории Нижегородской области ежегодно погибает не менее 210 тыс. птиц. Суммарная ежегодная гибель птиц от поражения током на ЛЭП для Европейской части России оценивается в 7 млн (Мацына, 2009).
2. Воздействие заготовки и хранения силосной массы на грунтовые воды
Воздействие на грунтовые воды происходит и при заготовке и хранении силосной массы. Часть кормов (свекольная ботва, кукуруза и т.д.) закладывается на хранение в бетонные траншеи или облицованные силосные ямы (со специальными сокосборниками). Однако случаи недостаточной изоляции этих объектов или отсутствия сокосборников довольно часты, что способствует утечке соков. В 1973 г. на территории современной Чехии 25% силосных соков просачивалось в почву (Оценка ..., 1985).
3. Виды рекреационной деятельности и рекреационных ресурсов
Под рекреационной деятельностью обычно понимают деятельность, направленную на отдых, восстановление физических и духовных сил. Количество людей, время от времени занимающихся ею, соизмеримо с числом жителей Земли. В 2000 г. число туристов в мире (туризм является составной частью рекреационной деятельности) оценивалось в 700 млн человек (Gosling, 2002).
Выделяют следующие виды рекреационной деятельности: 1) лечебную, базирующуюся на стационарных объектах лечебного назначения (санатории, курорты и т.д.); 2) оздоровительную, осуществляющуюся как на стационарных объектах отдыха (профилактории, дома отдыха, палаточные городки и т.д.), так и неорганизованно; 3) спортивную, объединяющую занятия спортом, в том числе охотой и рыбной ловлей; она также возможна в организованном и неорганизованном виде; 4) туристическую, связанную с путешествиями и походами; 5) познавательную, осуществляющуюся на ценных природных, культурных и исторических объектах (География …, 2009). Довольно часто для рекреационной деятельности характерна ярко выраженная сезонность.
Для осуществления этой деятельности необходимы рекреационные ресурсы, которые подразделяются следующим образом (Геоэкологические основы ..., 1991; Рудский, Стурман, 2006): 1) природные (гидрологические, климатические, лесные, ландшафтные, геологические, гидрогеологические, особо охраняемые природные комплексы); 2) курортологические (минеральные воды, лечебные грязи и т.д.); 3) архитектурно-исторические (памятники культуры, истории и археологии).
28 БИЛЕТ.
1. Сложность химической промышленности и ее основная продукция
На предприятиях химической промышленности необработанные исходные материалы нефтяного или минерального происхождения соединяются в полупродукты или конечные продукты посредством химических реакций (Защита ..., 1988, часть 1). Основной продукцией этой отрасли являются удобрения, нефтепродукты, растворители, кислоты, основания и химические промежуточные вещества.
О сложности химической промышленности свидетельствует тот факт, что 500 промышленных химических веществ получают в результате 400 процессов с использованием одного из 10 видов исходного сырья: бензола, бутилена, крезола, этилена, метана, нафталина, парафина, пропилена, толуола и ксилола.
Эти органические полупродукты вместе со 100 неорганическими кислотами, солями и основаниями, производимыми химической отраслью, дают более 70 тыс. видов продукции (синтетические волокна, пластмассы, пестициды, красители, пигменты, фармацевтические товары и т.д.). Вместе с побочными продуктами производится от 500 до 600 тыс. синтетических соединений (Защита ..., 1988, часть 1). Этот вид промышленности наиболее развит в США, Японии, ФРГ, Великобритании, Франции и Италии (Максаковский, 2006, т. 1).
2. Влияние пастбищного животноводства на растительность
Пастбищное животноводство влияет на растительность, почвы, животный мир, геоморфологическую среду. Наиболее серьезно и многообразно влияние на растительность. Можно выделить следующие последствия этого влияния: 1) уничтожение растительности; 2) смена видового состава растений; 3) смена растительного сообщества; 4) создание условий для распространения заболеваний растений; 5) ухудшение качества древесины; 6) снижение ее прироста.
Уничтожение растительности происходит разными путями. Нередко для создания скотоводческих хозяйств производят вырубку лесов. Например, это явилось причиной гибели 38% лесов, сведенных в Бразилии в период 1966-1975 гг. (Ньюмен, 1989).
К гибели растительности приводит также перевыпас. Известны многочисленные примеры, когда перевыпас коз приводил к гибели лесов: Греция, Кипр, юг Мадагаскара, некоторые районы Венесуэлы. Например, в 1936 г. на юг Мадагаскара завезли ангорских коз. Через год их насчитывалось тысяча голов, а к 1950 г. более 250 тыс. К этому времени южные районы острова были превращены в пустыню (Семенова – Тян-Шаньская, 1986).
Смена видового состава связана с тем, что животные выедают растения избирательно. Это приводит к угнетению предпочитаемых ими растений и благоприятствует тем видам растений, которыми они пренебрегают (Риклефс, 1979).
Смена растительного сообщества достаточно часта. Например, при интенсивном выпасе луга могут превратиться в заросли кустарников. На лесных пастбищах затрудняется естественное возобновление леса. Пневая поросль лиственных пород более устойчива, чем хвойный самосев. В связи с этим происходит замена хвойных пород на лиственные (Анучин, 1991).
Заболеваемость растений повышается в связи с тем, что при повреждении копытами корней создаются условия для грибных инфекций, обгладывание коры способствует возникновению стволовых гнилей.
Ухудшение качества древесины связано с тем, что скусывание вершин поросли приводит к кривоствольности, а обгладывание коры – к сухобокости. Наибольшие потери прироста стволовой древесины наблюдаются в древостоях с неглубокой корневой системой – в ельниках и порослевых дубняках, наименьшие – в сосняках и березняках (Рудский, Стурман, 2006).
Среди домашнего скота наибольшее негативное воздействие на природные компоненты имеют козы. Далее следуют свиньи, овцы и крупный рогатый скот (Спурр, Барнес, 1984). В отличие от других животных козы выдергивают растение с корнем. Их отличительной чертой является всеядность. Они питаются даже корой деревьев и кустарников. В горах Греции, Турции или Ирана нередко можно увидеть коз, «пасущихся» на деревьях (Супруненко, 1999).
3. Воздействие рекреационной деятельности на окружающую среду
Рекреационная деятельность оказывает воздействие на следующие природные компоненты: 1) геологическая среда; 2) почвы; 3) растительность; 4) животный мир; 5) поверхностные и подземные воды и т.д. Она влияет также социальную среду региона.
Два вида рекреационной деятельности (скалолазание и спелеология) связаны с горами. Они не наносят существенного ущерба геологической среде (Camp, Knight, 1998). Гораздо больше проблем создает коллекционирование минералов, кристаллических образований, окаменелостей и т.д. Одним из наиболее драматических примеров последствий такой деятельности является Памятник природы лесных окаменелостей (Petrified forest) в штате Аризона, США, где охотники за сувенирами в некоторых местах практически полностью сняли покров окаменелых деревьев. Достаточно типично уничтожение спелеологами сталактитов и сталагмитов.
Воздействие на почву выражается в ее уплотнении вследствие пешеходного, конного или транспортного передвижения отдыхающих (например, в районах кемпингов). Особенно сильно почва разрушается под действием лошадиных копыт (Deluca et al., 1998). Следствием уплотнения является нарушение дренажа (вызывающее эрозию), затруднение доступа воздуха к корням растений и почвенным организмам.
При передвижении людей происходит также уничтожение травянистой растительности, подлеска и подроста. Последствия нагрузки на растения следующие: 1) повреждения; 2) уменьшение прироста; 3) снижение плотности лиственного покрова; 4) исчезновение видов с низкой репродуктивностью (Гейнрих, Гергт, 2003). Сбор растений в гербарии и букеты приводит к уничтожению некоторых видов.
Особенно сильно рекреационная деятельность влияет на лес. Выделяют 5 стадий рекреационной дигрессии: 1 - ненарушенная подстилка, видовой состав, полностью свойственный изучаемому типу леса, повреждение не более 5% подроста и подлеска; 2) - появившиеся тропинки занимают не более 8% площади; 3) тропинки составляют около 17% площади, наблюдается изреживание древостоя до 10% и появление луговых трав; 4) вытаптывание 40% площади леса, изреживание древостоя до 50%, задернение площади; 5) - вытоптано до 70% площади леса, сохраняются отдельные больные деревья. При 4-5 стадиях дигрессии лес уже не способен к самовосстановлению (Кусков и др., 2005).
Влияние рекреационной деятельности на диких животных имеет самые разнообразные механизмы (фактор беспокойства, изъятие отдельных особей при охоте и рыбной ловле, ухудшение условий местообитания и т.д.). Само присутствие людей может очень неблагоприятно сказаться на животных, особенно в самые важные для них периоды откорма, миграции, размножения или гнездования. Например, в Альпах в период высиживания птенцов самки куропаток испытывают стресс при полетах дельтапланеристов (Ingold et al., 1993).
При встрече с людьми животные обращаются в бегство, расходуя при этом в 10 раз больше энергии, чем в состоянии покоя. Вследствие чрезмерного напряжения животные часто становятся добычей хищных зверей и птиц (Баландин, Бондарев, 1988). Достаточно выводок птиц спугнуть 2-3 раза, чтобы птенцы погибли (Мануш, 1990).
Моторные и парусные суда наносят вред водоплавающим птицам, что связано с сильным шумом и разливами бензина (Bellan, Bellan-Santini, 2001). Причаливание к рифам и постановка судов на якорь вызывает ущерб для донной фауны (Backhurst, Cole, 2000). Туризм часто ускоряет развитие торговли сувенирами (кораллы, раковины, черепашьи панцири и т.д.). Хотя многие животные испытывают прямое воздействие рекреационной деятельности, в гораздо большей степени важно косвенное изменение среды обитания.
Рекреационная деятельность приводит к ухудшению качества воды. Имеет место загрязнение сточными водами из пляжных отелей. Многие отели используют химикаты (хлорку или едкую соду) для уничтожения запаха сточных вод или для растворения жиров и масел.
29 БИЛЕТ.
1. Причины загрязнения атмосферы предприятиями химической промышленности
Основными причинами загрязнения атмосферы предприятиями химической промышленности являются (Методы ..., 1984): 1) неполный выход продукции (потери конечного продукта, неполнота протекания реакции и т.д.); 2) выброс примесей и загрязнений при переработке сырья (фтористых соединений из природных фосфатов и руд, диоксида серы и сероводорода из природного газа и т.д.); 3) потери веществ, используемых при производственных процессах (например, оксидов азота при производстве серной кислоты); 4) попадание в воздух пахучих веществ и продуктов окисления и деструкции (синтез и переработка полимерных материалов, производство растворителей и т.д.).
Наиболее значимые газообразные загрянители атмосферы с учетом объема их производства и токсичности (Бретшнайдер, Курфюст, 1989): 1) хлор; 2) оксиды азота; 3) диоксид и триоксид серы; 4) хлористый водород; 5) гидросульфид; 6) фтористый водород; 7) дисульфид углерода; 8) фтор и его соединения.
2. Влияние пастбищного животноводства на почвы
Влияние на почвы также многообразно. При пастьбе происходит уплотнение почв. Например, площадь поверхности копыт домашней овцы составляет около 50 см2. При средней массе одной особи 50 кг давление ее копыт составляет 1 кг/см2 (для сравнения у танков статическое давление не превышает 0,5 кг/см2). Проходя в среднем 10 км/день овца оставляет за собой более 40 тыс. следов суммарной площадью 200 м2 (Мордкович, 1982).
Уплотнение почв приводит к понижению водопроницаемости и повышению поверхностного стока (Meules et al., 2001). Разбивание поверхности приводит к разрушению капилляров, что влечет за собой изменение режима испарения. Как следствие, происходит иссушение почв, что способствует дефляции (Environmental Assessment …, 1994). В результате уничтожения растительности увеличивается прогреваемость почвы. Это приводит к увеличению испарения, подтягиванию солевых растворов и засолению почв (Современные …, 2006, т. 2).
Пастбищное животноводство является одной из основных причин деградации почв, его вклад в этот процесс оценивается в 35% (Гриневич и др., 1995). Характерный пример перевыпаса приводит Ф. Рамад (1981): в 1960 г. в Иране было 66 млн овец, тогда как предельная возможность пастбищ позволяла содержать только 26 млн животных.
В настоящее время в некоторых районах интенсивность пастбищного животноводства достигла катастрофического размера. Например, в Аргентине и Чили из-за этого выведено из использования свыше 100 млн. га земель (Николайкин и др., 2003). В Индии 250 млн. одичавших «священных» коров нанесли огромный ущерб растительности предгорий Гималаев (Рудский, Стурман, 2006). Эта проблема также остра в некоторых районах тропической Африки.
3. Воздействие спортивной деятельности на окружающую среду
Влияние спортивной деятельности на окружающую среду происходит на этапе строительства и функционирования спортивных сооружений, проведения тренировок и соревнований. При этом воздействие на природные компоненты оказывают как спортсмены, так и зрители.
На этапе строительства это влияние аналогично воздействию большинства промышленных объектов (уничтожение растительности вследствие вырубки и эксплуатации строительных машин, преобразование рельефа при проведении землеройных и профилировочных работ, уплотнение почвы, ее эрозия, местное увеличение стока, шумовое воздействие и т.д.).
Во время функционирования спортивных объектов воздействия спортивных объектов на природную среду очень разнообразно и зависит от вида спорта. Многие спортивные мероприятия приводят к воздействию на почвы и растительность. Например, для увеличения продолжительности эксплуатации горнолыжных склонов широко используются различные химические добавки (хлориды кальция и натрия, нитрат и сульфат аммония), которые ведут к деградации почвенно-растительного покрова (География …, 2009).
Уплотнение снежного покрова ухудшает его теплоизоляционные свойства и приводит к увеличению глубины промерзания почвы (Rixen et al., 2003), задержка в сроках таяния снега в районе лыжных трасс составляет от 2 до 4 недель (Keller et al, 2004). В свою очередь, это сокращает период вегетации и препятствует росту растений (Bradbury, 2006;). На участках земли, где располагаются лыжные трассы, отмечается уменьшение продуктивности и снижение видового разнообразия (Wipf et al., 2005). При малой толщине снежного покрова в экстремальных местах (вершинки, трамплины, крутые склоны) окантовка лыж повреждает подснежную растительность и почву (Гейнрих, Гергт, 2003).
При проведении соревнований по спортивному ориентированию использование участниками шиповок иногда способствует почвенной эрозии. При массовых стартах неизбежно вытаптывание травяного покрова и повреждение кустарниковой растительности. В максимальной степени страдают участки подхода и отхода к контрольным пунктам (примерно по 50-100 м) и особенно участки вокруг контрольных пунктов в радиусе примерно 1,75 м, а также районы старта и финиша (Review …, 2005).
Определенное воздействие на почву и растительность оказывается также при функционировании полей для гольфа, что связано с использованием удобрений и пестицидов (Gange et al., 2003). Стрелковые виды спорта приводят к загрязнению почв свинцом. Исследования, проведённые в районах 5 стрельбищ в штате Флорида (США) показали повышенные концентрации свинца (превышающие допустимый уровень 400 мг/кг) в большинстве проб грунта (Cao et al, 2003).
Некоторые виды спорта влияют на поверхностные воды. Например, спуск воды из плавательных бассейнов приводит к загрязнению водоемов хлором (Sa’ari et al., 2004). Соревнования по водномоторному спорту приводят к загрязнению воды горюче-смазочными материалами (Гейнрих, Гергт, 2003).
Ряд видов спорта негативно воздействуют на животный мир. Например, при массовых соревнованиях по спортивному ориентированию значим фактор беспокойства для крупных млекопитающих и птиц. Исследования, проведенные в Швеции, показали, что при приближении спортсмена, лоси Alces Alces обращались в бегство, причем первые 200-300 м они бежали в бешеном темпе и еще 1300-1500 м медленней до остановки. Аналогичные показатели у оленей Capreolus Capreolus составляли 200-300 и 600-700 м. Животные возвращались в свои местообитания в течение суток, у некоторых из них были признаки стресса (Cederlund et al., 1981).
Аналогично, существует проблема воздействий на птиц, которая особенно актуальна в период гнездования и высиживания птенцов. Например, перед проведением чемпионата Шотландии в июне 1987 г. выражались опасения относительно беспокойства для гнездящихся на земле птиц, в частности глухаря и некоторых мигрирующих певчих птиц. Проведенные заблаговременно орнитологические следования, позволили минимизировать этот ущерб (Brackenridge, 1988). Также имеет значение воздействие шума на водоплавающих птиц при проведении соревнований по водномоторному спорту (Окружающая среда…, 1999, т. 2).
Воздействия на атмосферу обусловлены ее загрязнением пылью и выхлопными газами при проведении соревнований по моторизованным видам спорта, пороховыми газами во время стрелковых соревнований и т.д. Холодильные установки, необходимые для ряда видов спорта (хоккей, конькобежный спорт, фигурное катание, керлинг) вносят вклад в истощение озонового слоя.
Спортивная деятельность вносит свой вклад истощение ресурсов, производство отходов и т.д. В таких видах спорта как альпинизм, скалолазание, спортивный туризм соревнования часто проходят в совершенно не затронутых человеческой деятельностью районах и спортсмены являются их первыми загрязнителями. Например, в 1950-е годы, когда начались первые попытки восхождения на Эверест, ежегодно проводились 1-2 экспедиции. В конце 1990-х годов их число возросло до 50 экспедиций в год. В настоящее время уже заметна деградация окружающей среды в этом районе, выражающаяся в обезлесивании и загрязнении отходами (Stevens, 2003).
В целом вклад спортивной деятельности в деградацию окружающей среды несущественен.
30 БИЛЕТ.
1. Воздействие нефтехимической промышленности на поверхностные воды
Воздействие на поверхностные воды обусловлено изъятием больших количеств воды, которая требуется для участия в химических реакциях, охлаждения, производства технического пара, вымывания посторонних веществ из нефтепродуктов (Environmental Assessment ..., 1992) На 1 т перерабатываемой нефти расходуется 2,0-3,5 м3 воды, (Владимиров, Измалков, 2000).
Со сточными водами нефтеперерабатывающих заводов (их ежегодное количество в мире составляет 500 км3) в поверхностные воды поступает значительное количество нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжелых металлов (Ратанова, 1999).
Например, в 2002 г. с нефтехимических предприятий России в поверхностные водоемы было сброшено: хлоридов – 1175 тыс. т, сульфатов – 188 тыс. т, взвешенных веществ – 19 тыс. т, нитратов – 14 тыс. т, магния – 7,1 тыс. т, аммонийного азота – 4,4 тыс. т, фтора – 766 т, бора – 424 т, карбамида – 384 т, нитритов – 244 т, натрия – 172 т, ртути – 141 т, кальция – 107 т, формальдегида – 90 т (Чижов, Шеховцов, 2004).
Сброс сточных вод помимо загрязнения водоемов также приводит к изменению таких показателей как рН и биохимическое потребление кислорода (Adeyinka, Rim-Rukeh, 1999). Это, в свою очередь, неблагоприятно отражается на гидробионтах. Изъятие земель происходит при строительстве нефтехимических предприятий и хранении образующихся отходов производства. Ежегодно нефтехимическая промышленность производит 3 млрд. т твердых отходов (Владимиров, Измалков, 2000).
2. Фазы лесозаготовительного процесса
Лесозаготовительный процесс состоит из трех фаз: 1) лесосечные работы (валка деревьев, обрезка сучьев и ветвей, очистка места рубки, раскряжевка хлыстов, трелевка, штабелирование, погрузка на лесовозный транспорт); 2) транспортировка леса (используются лесовозные дороги, примыкающие к железным, автомобильным дорогам или сплавной реке); 3) работа на нижнем складе – производственном участке лесозаготовительного предприятия, на котором осуществляется первичная обработка сырья и его отгрузка (Шелгунов и др., 1989).
Валка деревьев заключается в их срезании с корня и сталкивании в заданном направлении. Существуют различные машины для полной механизации этого процесса. Они могут быть однооперационными (только валка) или многооперационными (например, валочно-трелевочные, валочно-пакетирующие и т.д.). Трелевка леса – процесс сбора и перемещения деревьев или хлыстов до лесовозной дороги. Для этой операции используют трактора, лебедки, валочно-трелевочные машины (Набатов, 1997).
3. Экологические средства ведения войны, примеры их использования
Влияние этого вида деятельности на окружающую среду осуществляется как в ходе войн, так и в мирное время (учения, маневры, повседневное функционирование войск, производство или уничтожение оружия, техники и боеприпасов и т.д.).
За последние 5,5 тыс. лет человечество пережило около 14550 малых и больших войн, при этом на мирное существование пришлось только 292 года (Довгуша, Тихонов, 1994б). Наиболее частыми и губительными для природы были войны в аридных областях Африки и Азии (Рельеф …, 2007).
Например, полчища Чингисхана и Тамерлана разрушили многие оросительные системы в Средней Азии, Месопотамии, Индии, Кавказа, что привело к опустыниванию и засолению почв (Мазур, Иванов, 2004). Рим разрушил Карфаген и его оросительные системы (Ковда, 1984). Также разрушительными для природы были Пелопонесская война (431-404 гг. до н.э.) Спарты с Афинами (Прохоров, 1998), Тридцатилетняя война (1618-1648 гг.) в Богемии (Морально-этические нормы …, 1989).
В ХХ веке наибольшие последствия для природной среды имели вторая мировая война 1939-1945 гг., войны во Вьетнаме (1961-1975) и в Персидском заливе (1991). В мирное время в военных целях прямо используется 0,5-1,0% площади земного шара (Гриневич и др., 1995). В развитых капиталистических странах этот показатель составляет 1-3% (ХХ век ..., 1992), а в бывшем СССР военные полигоны, базы, аэродромы, городки занимали около 4% территории (Довгуша, Тихонов, 1994а
В истории человечества воевавшие стороны неоднократно применяли отдельные элементы окружающей среды для высвобождения энергии и нанесения максимального поражения противнику. Для этого использовались энергия специально создававшихся лесных пожаров, энергия воды, образовавшаяся при разрушении плотин водохранилищ, стимулирование схода лавин и оползней, заражение внутренних вод и т.д.
Первый известный пример такого рода – война между персами и скифами в 512 г. до н.э. Для предотвращения наступления войск персидского царя Дария скифы применили тактику «выжженной земли», уничтожая при отступлении всю растительность и свои жилища (Мироненко, 2002). Во время франко-голландской войны (1672-1678 гг.) голландцы открыли шлюзы плотин и затопили свою территорию, чтобы воспрепятствовать наступлению французских войск под командованием Людовика XIV (Прохоров, 1998).
Во время китайского восстания тайпинов 1850-1864 гг. правящая династия Манчу (Manchu) широко использовало против повстанцев пожары. Район низовьев Янцзы был сильно опустошен (Westing, 2000). Более современными примерами являются бомбежка англичанами в 1943 г. двух крупных плотин в Рурской долине (Аварии ..., 1995), разрушение немцами в 1944 г. дамб в Голландии, когда морской водой было затоплено 200 тыс. га (Прохоров, 1998).
31 БИЛЕТ.
1. Воздействие горнохимической промышленности на окружающую среду
Горнохимическая промышленность влияет на следующие природные компоненты: 1) атмосферный воздух; 2) поверхностные воды; 3) почвы; 4) животный мир; 5) растительность.
Состав выбросов в атмосферу сильно зависит от перерабатываемого сырья и применяемой технологии. При производстве фосфорных удобрений главные поллютанты – фтористые соединения, присутствующие в выбросах, как в газообразном состоянии, так и в виде аэрозолей. Кроме этого происходит загрязнение воздуха мышьяком, медью, цинком, стронцием, торием, редкоземельными элементами (Горбунов и др., 2001). Заводы азотных удобрений ежедневно выбрасывают 5-12 т оксидов азота и азотной кислоты (Чапкавичене и др., 1987), а также аммиак и формальдегид.
Воздействие на поверхностные воды связано с повышенным содержанием в сточных водах сульфатов, фосфатов, фтора, меди и цинка (Горбунов и др., 2001). Влияние на почвы обусловлено хранением отходов. Например, при производстве калийных удобрений складирование галитовых отходов приводит к значительному засолению почв (Бабошко, 2005). Пылевые частицы при большой концентрации способны сильно снизить их водную проницаемость (Environmental considerations …, 1987).
Влияние на растительность и животный мир опосредованное и связано с загрязнением воды и воздуха. Например, в Катаре при производстве удобрений в Персидский залив в виде жидких отходов сбрасывается ежегодно около 3 млн. т аммония и 5 млн. т мочевины, что крайне неблагоприятно отражается на состоянии гидробионтов (Abdel-Moati, Al-Ansari, 2000). Залповый сброс промышленных отходов Стебниковского калийного завода (Украина) в сентябре 1983 г. привел к полному исчезновению гидробионтов в верхнем течении р. Днестр (Чередарик, Шнаревич, 1988).
Горнохимическая промышленность относится к числу отраслей с высоким риском возникновения аварийных ситуаций. Производство удобрений является очень взрывоопасным. Например, 21 сентября 1921 г. в г. Оппау (Германия) взорвалось около 4000 т нитрата аммония, при этом погибло свыше 500 чел. (Маршалл, 1989). В городе было разрушено около 80% зданий (http://en.wikipedia.org/wiki/Oppau_explosion). Спустя ровно 80 лет, 21 сентября 2001 г. аналогичный инцидент произошел на фабрике по производству удобрений в г. Тулуза (юго-запад Франции), было убито 32 чел. и более 2400 чел. были ранены (Mapping …, 2005).
2. Категории влияния лесохозяйственной деятельности на окружающую среду
Категории влияния лесохозяйственной деятельности. Все влияние лесоразработки на окружающую среду можно разделить на три категории: 1) изъятие из природы вещества (вырубка и вывоз леса, ликвидация на ряде участков лесной подстилки и части почвы, в том числе за счет последующего смыва); 2) привнесение в природу чужеродных веществ и энергии (ядохимикаты при борьбе с болезнями и вредителями, топливо и продукты его сгорания при трелевке и вывозе леса и т.д.); 3) преобразование и перераспределение вещества в природе: изменение лесных ландшафтов в результате рубок, расчистка захламленных насаждений и т.д. (Геоэкологические …, 1987).
Изъятие из природы вещества (стволы, ветки, листья) приводит к обеднению почв и снижению их продуктивности. В лесах России на стволовую древесину обычно приходится 65% общей массы дерева, пни и корни - 13%, кору - 9%, сучья и ветви 8,5%, листья и хвою – 4,5%. В низких широтах доля стволовой древесины ниже. Например, во влажнотропическом лесу Кот-д-Ивуара на стволы и крупные ветви приходится лишь 64% биомассы (Горшков, 2001).
Если убираются лишь стволы, а кора и ветки остаются на месте, то питательных веществ, освобождающихся при выветривании горных пород и привносимых из воздуха, вполне хватает, чтобы компенсировать их вынос. Если лиственно-веточный опад также изымается, применяют удобрения. Их внесение направлено на активизацию почвенных организмов, ускорение разложения лесной подстилки и гумуса, приостановку ускоренного закисления почв (Окружающая среда …, 1999, т. 2; Мельников, Беляева, 2008).
3. Экоцид при ведении войн, примеры
Под экоцидом обычно понимают преднамеренные действия, направленные на разрушение природной среды противника. Первым случаем экоцида явилась война во Вьетнаме. Американцы распылили 57 тыс. т гербицидов «эйджент-орандж» и около 23 тыс. тонн других дефолиантов (13 рецептур), погубив 17 млн га растительности (Софронов и др., 2004). Было сброшено 14 млн бомб (Довгуша, Тихонов, 1994б). Для того, чтобы продлить сезон муссонных дождей с самолетов распылялись йодистые соединения серебра и свинца (Мироненко, 2002)
Вторым масштабным примером экоцида явилась война в Персидском заливе, имевшая, в частности, такие итоги: в воды залива попало 6 млн баррелей нефти (Westing, 2000), было подожжено 550 нефтяных скважин, которые в течение нескольких месяцев ежедневно выбрасывали в атмосферу 125 тыс. т продуктов горения нефти, произошел разлив нефти на территории 2500 км2. Погибло огромное количество птиц (этот район является крупнейшим в мире местом зимовки птиц), резко снизилась численность ихтиофауны (Оксенгендлер, 1992).
Военная деятельность влияет практически на все компоненты природной среды, при этом общий вклад военно-ориентированной деятельности в ее деградацию оценивается в 10-30% (ХХ век ..., 1992).
32 БИЛЕТ.
1. Продукция лесохимической промышленности
Лесохимическая промышленность наиболее развита в США, Канаде, Швеции, Финляндии. Она основана на химической переработке лесного сырья (древесина, кора, хвоя, живица и т.д.), при этом используются разнообразные технологии.
Например, в результате химической переработки (сухая перегонка) древесины березы получают древесный уголь, использующийся в медицинской промышленности. Сухая перегонка коры березы (иногда осины) необходима для получения дегтя, применяющегося в кожевенной и медицинской промышленности. Пихтовые мелкие ветки с хвоей являются сырьем для получения пихтового масла. Из живицы (смолы кедра, пихты, сосны, лиственницы) получают канифоль и скипидар (Шелгунов, 1989).
2. Влияние лесоразработки на почвы
Воздействие на почвы выражается в следующем: 1) снижение плодородия; 2) почвенная эрозия; 3) изменение физических свойств.
Снижение плодородия объясняется тем, что основная масса биогенных веществ находится в деревьях и при вырубке удаляется. После вырубки лесов почвы подвергаются воздействию прямых солнечных лучей и сильных дождей. В почвах влажных тропиков отмечается дефицит фосфора и калия, а в сухих тропиках – азота (Говорушко, 2009). Изменяются также соотношение углерод – азот, рН и концентрация способных к обмену оснований (Schmidt et al., 1996).
Эрозия почв провоцируется нарушением почвенно-растительного слоя при трелевке леса (рис. 2). Интенсивность смыва в первые 1-2 года после вырубки на склонах крутизной 10-20о достигает сотен кубометров с гектара. Основные потери почв наблюдаются в первые 5-6 лет (Литвин, 2002).
Главными нарушениями физических свойств почв являются изменение плотности, пористости, коэффициента фильтрации [Росновский, 1999]. Исследования в штате Вашингтон (США) показали, что уплотнение почвы при пробуксовывании машин снижает фильтрационные свойства почв на 92%, микроскопические поры уменьшаются на 53%, а плотность увеличивается на 35% (Спурр, Барнес, 1984).
3. Влияние военной деятельности на окружающую среду
Воздействие на геологическую среду выражается в нарушении монолитности горных пород (дробление, разрыхление, перемешивание, рассеивание) при взрывах, инженерной подготовке местности и т.д. Бомбардировки и подземные ядерные испытания инициируют землетрясения. Известно множество случаев, когда такая связь была доказана (Жигалин, Николаев, 2005; Николаев, Верещагина, 2006; Balassanian, 2005). Для военной деятельности характерно значительно большее использование подземного пространства, что объясняется соображениями секретности, защиты от бомбардировок и т.д.
Под землей строятся авиационные, ракетные и химические заводы, склады оружия и боеприпасов, различные сооружения и укрытия, стоянки подводных лодок на побережьях и т.д. В годы второй мировой войны площадь подземных предприятий в Германии достигала 455 тыс. м2 (Котлов, 1978).
Воздействие на геоморфологическую среду проявляется в значительном преобразовании рельефа, что обусловлено взрывами снарядов, бомб, гранат, мин и т.д. Во время боевых действий роются окопы, траншеи, ходы сообщения, блиндажи и т.д. Во время первой мировой войны в Европе укрепленные позиции имели протяженность 3 тыс. км, в процессе создания траншей и ходов сообщения было вынуто более 240 млн м3 грунта (Рельеф …, 2007). В период вьетнамской войны было перемещено 2 млрд м3 грунта (Мироненко, 2002).
Например, в результате бомбардировок во Вьетнаме появилось 20 млн воронок диаметром от 6 до 15 м и глубиной 1,5-6 м (Котлов, 1978). Считается, что в ходе первой и второй мировых войн при инженерной подготовке было вынуто и перемещено несколько миллиардов кубических метров грунта (Хазанов, 1975).
Воздействие на почву связано с ее уплотнением при передвижении войск, загрязнением вследствие разрушений предприятий и т.д. Влияние на растительность проявляется в ее уничтожении в результате пожаров, взрывной волны, осколков боеприпасов и т.д. Например, в октябре-ноябре 1942 г. в сражении при Эль-Аламейне были уничтожены кустарники, что привело к опустыниванию (Westing, 2000).
Очень велика роль военных в завозе сорняков в 17-20 веках на острова Тихого и Индийского океанов. Например, в 1768 г. французы внедрили кактус Opuntia monocantha в форте Дофин (Fort Dauphin) на юго-востоке Мадагаскара, чтобы создать вокруг него неприступное заграждение. На многие острова Тихого океана ими была внедрена бермудская собачья трава (Bermuda grass) Cynodon dactylon (McNeely, 2002).
Военная деятельность приводит к гибели или ухудшению условий обитания животных. Например, при взрыве морской мины массой 100 кг погибают все представители фауны в радиусе 44 м (Мироненко, 2002). Во время второй мировой войны было убито множество китов, поскольку их принимали за подводные лодки (Westing, 2000). Известно множество случаев, когда военные способствовали заселению территорий экзотическими видами животных.
Выбросы в атмосферу в результате деятельности вооруженных сил составляют 6-10% от общего загрязнения воздуха (ХХ век ..., 1992), что обусловлено неизбежными пожарами, а также выбросами пыли, газов, ядовитых химических веществ при разрушении хранилищ и промышленных предприятий. В случае ядерной войны возможно истощение озонового слоя на 20% и более. Следствием снижения концентрации О3 в озоновом слое будут массовые раковые заболевания кожи у людей, замедление фотосинтеза и гибель некоторых видов растений (Охрана ..., 1991).
33 БИЛЕТ.
1. Производство и использование серной кислоты
Основной продукцией при производстве кислот являются серная и азотная кислота. В прошлом применение серной кислоты было настолько широко, что в течение длительного времени ее производство рассматривалось как показатель уровня развития химической промышленности в целом (Маршалл, 1989).
Сырьём для получения серной кислоты служат сера, сульфиды металлов, сероводород, отходящие газы теплоэлектростанций, сульфаты железа, кальция и др. Основные стадии ее получения: 1) обжиг сырья с получением SO2; 2) окисление SO2 в SO3; 3) абсорбция SO3. В первую десятку стран-лидеров по ее производству входят США, Япония, Канада, Франция, ФРГ, Испания, Россия, Украина, Китай, Бразилия (Максаковский, 2006, т. 1).
Серную кислоту применяют: 1) в производстве минеральных удобрений; 2) как электролит в свинцовых аккумуляторах; 3) для получения различных минеральных кислот и солей; 4) в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ; 5) в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности; 6) в промышленном органическом синтезе в реакциях: а) дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров); б) гидратации (этанол из этилена); в) сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей); г) алкилирования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капролактама) (Родионов, Чан Ван Куи, 2003).
2. Влияние лесосплава на ихтиофауну
Влияние на ихтиофауну выражается в следующем: 1) воздействие на нерестилища; 2) влияние экстрагируемых веществ; 3) отложение на дне отходов лесосплава; 4) увеличение ареала некоторых животных.
Воздействие на нерестилища выражается в их механическом повреждении влекомыми бревнами и ветвями. Это неблагоприятно отражается на нересте многих видов рыб, приводя к снижению их численности. Для сохранности нерестилищ их ограждают бонами (Новиков, 1999).
Влияние экстрагируемых веществ неоднозначно, оно может быть как положительным, так и отрицательным. Положительное влияние состоит в увеличении кормовой базы рыб. Экстрагируемые вещества способствуют развитию фитопланктона, которым питаются рыбы. Однако при дыхании эти микроорганизмы поглощают растворенный в воде кислород. При превышении определенного предела размножившийся фитопланктон начинает оказывать негативное воздействие на рыб.
Отрицательное влияние на гидробионтов связано с увеличением кислотности воды. Также многие экстрагируемые вещества токсичны для гидробионтов. Наиболее подвержен их воздействию планктон, далее следует бентос.
Икра разных видов рыб и сами рыбы имеют разную чувствительность к экстрагируемым веществам. При их суммарной концентрации более 9 г/л в течение суток происходит отравление рыб (Алексеенко, 2005). Наиболее опасны смолистые и дубильные вещества. Из всех рыб самые чувствительные к экстрагируемым веществам лососевые (Фоминцев, 1990).
Отложение на дне отходов лесосплава также до определенной степени полезно. Они повышают биомассу малопродуктивных грунтов, так как на древесном субстрате создаются большие колонии личинок ручейников, поденок, хироминид. В свою очередь, личинки, являясь кормом для рыб, способствуют улучшению условий их обитания.
Грань между отрицательным и положительным воздействием лежит в количественном соотношении между объемами лесосплава и водности рек. Например, для представителей планктона токсичны растворы, полученные при соотношении древесины и воды 1:140-150 (2-3 мг/л экстрагируемых веществ). Бентос менее чувствителен, для него безвредны концентрации от 1:64 (экстракты ели) до 1:16 (экстракты сосны), что соответствует концентрациям от 5 до 26 мг/л. Для рыб эта грань проходит на уровне от 1:128 до 1:150 (Мануковский, Патякин, 2004).
Увеличение ареала некоторых животных связано с тем, что на стволах сплавляемых деревьях нередко находятся насекомые, улитки, ящерицы и т.д. Считается, что распространению гекконов (ящериц, откладывающих на стволы деревьев яйца с очень длительным сроком развития) способствовал лесосплав (Зедлаг, 1975).
3. Влияние космической деятельности на окружающую среду
В настоящее время в мире насчитывается 25 космодромов (http://cosmoworld.ru/spaceencyclopedia/cosmodromes/index.shtml). Каждый из них представляет сложное инженерное сооружение. Во время запуска и вывода полезного груза на орбиту воздействие на окружающую среду в основном связано с падением отделяющихся частей ракеты-носителя.
Первые ступени отделяются на высотах 60-90 км. В момент удара о землю, как правило, происходит наземный взрыв остатков компонентов ракетного топлива, образуется воронка радиусом до 5 м, фрагменты ступеней разлетаются на расстояние 100-200 м.
Вторые ступени ракет-носителей отделяются на высотах 140-160 км. Из-за перегрева ступени в плотных слоях атмосферы происходит взрыв остатков топлива в баках (обычно на высоте 25-30 км). Фрагменты ступеней падают на землю на большой площади (Кондратьев и др., 2007).
При падении головных-обтекателей и хвостовых отсеков ракет-носителей, не содержащих ракетного топлива, воздействие на окружающую среду состоит в незначительном нарушении поверхностного слоя почвы и растительного покрова, а также в засорении территории фрагментами конструкций (Кречетов и др., 2008).
Исторически сложилось так, что у западных космических держав (США, Франция и т.д.) космодромы находятся на побережье и районы падения преимущественно расположены в акваториях морей и океанов. В то же время у восточных космических держав (Россия и Китай) космодромы размещены внутри континента и отделяющиеся части падают преимущественно на их собственные территории.
Площадь участков падения отделяющихся частей ракет-носителей велика. Для всех действующих космодромов Земли она составляет миллионы квадратных километров (Инженерная экология …, 2003). В России и других странах бывшего СССР общая площадь их падения составляет 200 тыс. км2, а величина территории, загрязненной в результате космической деятельности, достигает 1 млн. км2 (Вронский, 2009).
Наиболее опасными веществами, содержащимися в ракетах-носителях, являются компонент ракетного топлива – несимметричный диметилгидразин (гептил) и плутоний-238. Мировое производство гептила в 1981 г. составило 35 тыс. т (Рощин, Фриндланд, 2004).
Космическая деятельность влияет на следующие компоненты и параметры окружающей среды: 1) атмосфера; 2) околоземное космическое пространство; 3) почвы; 4) растительность; 5) животный мир; 6) поверхностные воды; 7) геологическая среда; 8) радиоактивный фон. Кроме этого она воздействует на здоровье людей и различные хозяйственные объекты.
Воздействие на атмосферу состоит в ее загрязнении и разрушении озонового слоя. При сгорании одной тонны гептила образуется 1,6 т NO2. При каждом запуске ракеты-носителя «Протон» его требуется 160 т. Следовательно, при одном запуске сгорает 256 т NO2. Примерно 30% этого количества приходится на высоты до 10 км, когда окислы азота способствуют созданию озона. Выше они его разрушают (Пивень, 2006). К разрушению озона приводят также выбросы хлора космическими аппаратами «Шаттл» и «Энергия». Один запуск «Шаттла» приводит к уничтожению до 1 млн т озона (Прохоров, 1998).
Основными факторами воздействия на околоземное космическое пространство являются тепловое загрязнение, загрязнение твердыми фрагментами, электромагнитное излучение радиопередающих систем, радиоактивное излучение от ядерных энергетических установок на спутниках (Экологические проблемы …, 2000).
С каждым годом серьезней становится проблема космического мусора. К нему относятся отработавшие свой ресурс космические аппараты, ступени ракет-носителей и разгонные блоки, фрагменты разрушенных ракет и т.д. Сейчас зафиксированы и непрерывно отслеживаются более 10 тыс. объектов, находящихся на околоземных орбитах. Объектов размером несколько сантиметров и меньше насчитывается сотни тысяч (Корниенко, 2008). Наиболее засорены околоземные орбиты на высотах 850-1200 км, на которых летают метеорологические спутники и спутники дистанционного зондирования (Вронский, 2009).
Влияние на почвы в основном состоит в её загрязнении остатками топлива. Например, в первых ступенях ракет-носителей «Протон», отделяющихся на высоте 35-45 км, в топливных баках остается около 500 кг гептила. Топливо, оставшееся в двигательных установках и трубопроводах ступени, как правило, разливается на поверхность почвы (Касимов и др., 2006). Половина загрязнителя выносится почвенным током в первые 7 лет, через 50 лет остается 2% гептила (Попов, Юдахин, 2008).
Воздействие на растительность и животных проявляется через загрязнение почв. Жидкое ракетное топливо привлекает животных и птиц своим запахом. Обследование овец, пасущихся в местах падения отделяющихся частей ракет-носителей, показало наличие в их тканях гептила (Социально-экологические последствия …, 2000).
Влияние на поверхностные воды в большей степени характерно для морских акваторий. Районы падения отделяющихся частей большинства космических держав расположены в морском пространстве. Даже у России имеется 12 морских районов падений общей площадью 9 млн га. В среднем за год в Северный Ледовитый океан попадает около 4200 кг гептила, 6820 кг азотной кислоты и 1300 кг азотного тетраоксида (Власов, Кричевский, 1999).
Влияние на геологическую среду проявляется в повышении сейсмичности. В частности, оно было зарегистрировано после запусков тяжелых ракет типа «Апполон» «Союз» (Николаев, Верещагина, 2006). Аналогично, была обнаружена связь между запусками ракет на мысе Канаверал во Флориде и землетрясениями в Калифорнии и Мексике (Власов, Кричевский, 1999).
Радиоактивное загрязнение наиболее опасно в случае аварийных ситуаций. Например, в 1978 г. при аварии советского спутника «Космос-954» атмосфере было рассеяно 37,1 кг отработавшего ядерного топлива, а фрагменты реактора упали на севере Канады. 21 апреля навигационный спутник США «Транзит» 5BN-3 не вышел на запланированную орбиту, развалился и сгорел в атмосфере северней Мадагаскара. Было выброшено 950 г. плутония-238 (Власов, Кричевский, 1999).
Падающие из космоса обломки представляют опасность для людей. Например, в 1969 г. фрагмент, потерянный советским космическим кораблем, упал на японское торговое судно и ранил 5 моряков (Прохоров, 1998). При падении обломка второй ступени 5 июля 1997 г. в Алтайском крае в произошло короткое замыкание на линии электропередачи и сгорела трансформаторная подстанция (Социально-экологические последствия …, 2000).
34 БИЛЕТ.
1. Технологические процессы металлургического производства
Металлургия – отрасль промышленности, охватывающая процессы получения металлов из руд или других материалов. На предприятиях металлургии осуществляются следующие технологические процессы: 1) обработка руд с целью подготовки к извлечению металлов (дробление, обогащение, кускование и т.д.); 2) извлечение металлов из руд и других материалов; 3) очистка металлов от нежелательных примесей (рафинирование); 4) производство металлов и сплавов (Политехнический словарь, 1989).
По основному технологическому процессу металлургия подразделяется на пирометаллургию (получение металлов и сплавов при высоких температурах, т.е. плавку) и гидрометаллургию (низкотемпературные процессы извлечения металлов в химических растворах).
Пирометаллургия – основная и наиболее древняя область металлургии. С давних времён до конца 19 столетия производство металлов базировалось почти исключительно на пирометаллургических процессах. На рубеже 19 и 20 столетий промышленное значение приобрела другая крупная ветвь металлургии – гидрометаллургия. Однако пирометаллургия продолжает сохранять господствующее положение, как по масштабам производства, так и по разнообразию процессов (Ратанова, 1999).
В начале 20 столетия вместе с пламенными способами нагрева в металлургии начали использоваться разные виды электрического нагрева (дуговой, индукционный и др.); приблизительно в это же время в промышленности был внедрён электролиз расплавленных химических соединений (производство алюминия и других цветных металлов).
Во 2-й половине 20 столетия получили распространение плазменная плавка металлов, зонная плавка и электроогневая плавка. Металлургические процессы, основанные на использовании электрического тока, выделяют в самостоятельную область пирометаллургии — электрометаллургию.
2. Виды потерь древесины при лесосплаве
При всех видах лесосплава неизбежны потери древесины, которые можно подразделить на три вида: 1) потери от утопа (древесина как капиллярно-пористое тело впитывает воду, что приводит к увеличению ее плотности; утонувшие бревна составляют 57% потерь); 2) технологические потери (при «подныривании» бревен под плавучие ограждения, авариях плотов и т.д., бревна разносятся по поймам; на их долю приходится 32% потерь); 3) прочие потери (поломка бревен при их сбрасывании в воду и штабелировании, часть бревен остается на складах, повышенный расход бревен при производстве вспомогательных работ и т.д.; доля этих потерь – 11% (Мануковский, Патякин, 2004).
Таким образом, основные потери обусловлены тем, что бревна тонут из-за увеличения плотности древесины и не доходят до потребителя вследствие «отклонения» от маршрута транспортировки. В 1978 г. в бывшем СССР эти потери составляли 0,85% сплавляемой древесины (Горшков, 1982). В Республике Марий Эл, Россия (площадь 23,2 тыс. км2), объемы лесосплава в которой очень невелики, ежегодно теряется более 1100 м3 древесины, при этом 5% из них составляет так называемый «мореный дуб» (Роженцов, 2003).
3. Влияние медицинского и ветеринарного обслуживания на окружающую среду
Строго говоря, не все отходы медицинских и ветеринарных учреждений опасны. Большая их доля (по разным данным от 60 до 85%) вполне может быть отнесена к твердым бытовым отходам. Однако оставшаяся часть представляет серьезную опасность для окружающей среды, поскольку их инфицированность в 1000 раз выше, чем у бытовых отходов (Чарнецкий и др., 2004; Русаков и др., 2006).
К опасным медицинским отходам относятся ампутированные части тела человека и животных, кровь и другие жидкости (гной, лимфа и т.д.), использованные бинты, одноразовые шприцы, скальпели и перчатки, просроченные лекарственные препараты, рентгеновские пленки, разбитые ртутные термометры и т.д. Они образуются как в результате деятельности медицинских учреждений, так и лечебно-профилактических мероприятий, проводимых населением.
Если говорить об объемах медицинских отходов, то они сравнительно невелики. Например, в Германии они немного превышают 1 млн т в год, что соответствует лишь 2% от объема бытовых отходов (Daschner, Dettenkofer, 1997). В России они составляют 3 млн т в год (Чарнецкий и др., 2005).
Существуют две группы поставщиков этих отходов: 1) медицинские и ветеринарные учреждения; 2) население. Во многом (виды отходов, способы обращения с ними и т.д.) эти группы отличаются.
Медицинские и ветеринарные учреждения поставляют всю номенклатуру медицинских отходов, их опасность (токсичность, инфицированность, концентрация и т.д.) в целом намного выше по сравнению с отходами, поставляемыми населением. Однако и соблюдение правил обращения с опасными отходами в целом более строгое. Впрочем, известны случаи исключения из этого правила. Например, в 1996 г. 200 т клинических отходов, включая плаценту и использованные шприцы, были незаконно выброшены в г. Хертфордшир (Hertfordshire), юго-восточная Англия (Woodman, 1996).
Медицинские отходы населения это, главным образом, просроченные лекарственные препараты и разбитые термометры. Считается, что примерно третья часть лекарств не используется и по истечению срока годности перерабатывается или выбрасывается. Сдача неиспользованных лекарств на переработку в этой группе очень редка, большинство людей смывают их в канализационную сеть или выбрасывают с домашними отбросами (Jones et al, 2001). Аналогично, разбитые ртутные термометры пополняют свалки отходов.
Ртутные термометры представляют серьезную экологическую проблему. Количество медицинских термометров у жителей России примерно 100 млн, каждый содержит 2 г ртути. В 1998-2002 гг. в стране ежегодно разбивалось 9 млн. термометров, содержащих примерно 18 т металлической ртути. Из этого количества лишь 1 т ртути утилизировалась на специальных предприятиях, остальные 17 т через свалки и канализацию поступали в окружающую среду. Количество термометров в медицинских учреждениях оценивается в 7,5 млн (Янин, 2004а).
Всё же наиболее серьезной проблемой является попадание в окружающую среду лекарственных препаратов. Её острота обусловлена двумя обстоятельствами: во-первых, очень часто они имеют низкую биодеградируемость (Christensen, 1998; Stuer-Lauridsen et al., 2000), а во-вторых, для ряда из них характерен синергизм, т.е. усиление токсичности при совместном действии (Kolpin et al, 2002).
Раньше считалось, что лекарственные препараты полностью уничтожаются в организме человека. Позднее выяснилось, что многие из них трансформируются лишь незначительно или даже совсем не изменяются. Более того, попадая с мочой в канализационные стоки, они обнаруживаются даже после обработки сточных вод. Некоторые вещества фармацевтического происхождения обнаруживаются даже в питьевой воде (Haberer, 2002).
Ветеринарные фармацевтические препараты, применяемые при кормлении животных, попадают в окружающую среду с животноводческими стоками при переполнении навозохранилищ или утечки из них, а также при внесении навоза в землю (Kolpin et al, 2002).
Медицинское и ветеринарное обслуживание в основном влияет на следующие природные компоненты: 1) поверхностные воды; 2) грунтовые воды; 3) почвы; 4) животный мир.
Впервые (в начале 1990-х годов) лекарственные препараты были обнаружены в поверхностных водах Германии. После этого были проведены многочисленные исследования в Австрии, Бразилии, Канаде, Хорватии, Англии, Германии, Греции, Италии, Испании, Швейцарии, Нидерландах и США (Bila, Dezotti, 2003; Jones et al, 2001; Kolpin et al, 2002; Zuccato et al., 2000; Stuer-Lauridsen et al., 2000; Haberer et al., 1998; Kummerer, 2001a).
Сейчас в водной среде обнаружено уже более 80 соединений – лекарственных средств (Haberer, 2002). Они зафиксированы в таких реках как Рейн, Эльба, Неккар (Neckar), Дунай, По и других (Kummerer, 2001). Лекарственные препараты были найдены также в Балтийском, Северном (Stuer-Lauridsen et al., 2000) и Адриатическом (Kummerer, 2001b) морях.
Обычный путь попадания лекарственных препаратов в поверхностные воды – их спуск в канализационную сеть. Чаще всего они представлены анальгетиками, антибиотиками, антиэпилептиками, β-блокаторами и регуляторами липидов (Jones et al, 2001).
Попадание в грунтовые воды происходит при фильтрации загрязненных вод на свалках бытовых и промышленных отходов, просачивании через почву животноводческих стоков и т.д. В глубоких подземных пластах были обнаружены многочисленные лекарственные средства, предназначавшиеся для борьбы с ожирением, обезболивающие и жаропонижающие препараты и т.д. Лидерами оказались такие популярные лекарства как диклофенак и ибупрофен (Kummerer, 2001b). В грунтовых водах также часто обнаруживаются рентгеноконтрастные вещества (Haberer, 2002).
Из представителей животного мира воздействие оказывается в основном на гидробионтов. Например, во многих реках Великобритании существенно возросло число рыб-гермафродитов, что связывается с выбросами эстрогена из очистных сооружений (Christensen, 1998). Наличие этого препарата в озерах Эри и Онтарио привело к тому, что у 80% самцов окуня помимо мужских половых органов имеются и зачатки женских. Изменилось и их половое поведение, они утратили способность к нормальному оплодотворению (Kolpin et al, 2002).
Другие группы препаратов, например, анальгетики или седативные средства также представляют интерес. Сообщалось, что барбитураты влияют на скорость обмена веществ в рыбах. Также они изменяют взаимоотношения в системе хищник-жертва за счет снижения скорости плавания и ухудшения реакции (Kummerer, 2001a).
Таким образом, влияние медицинского и ветеринарного обслуживания на окружающую среду является предметом глубокой озабоченности. Многое еще предстоит изучить. Очевидно, что наличие некоторых лекарственных препаратов в питьевой воде может привести к генетическим изменениям у людей.
35 БИЛЕТ.
1. Влияние черной металлургии на окружающую среду
К чёрным металлам относят железо, марганец и хром. Все остальные — цветные. К странам-лидерам по производству стали относятся (млн. т в 2006 г.): 1) Китай – 423; 2) Япония – 116; 3) США – 98,6; 4) Россия – 70,8; 5) Индия – 49,5. Общемировое производство составляет 1250 млн. т. По выплавке чугуна впереди (млн. т в 2006 г.): 1) Китай – 414; 2) Япония – 84,3; 3) Россия – 52,4; 4) США – 37,9; 5) Украина – 32,9. Всего в мире в этом году был выплавлен 881 млн. т чугуна (Россия …, 2008).
Основными источниками воздействия на окружающую среду в черной металлургии являются (Природоохранные аспекты ..., 1986а): доменные и мартеновские печи, установки грануляции доменных шлаков, конвертеры, ферросплавные комплексы, установки непрерывной разливки стали, травильные отделения, агломерационные машины, машины для обжига окатышей, дробильно-размольное оборудование и т.д.
Черная металлургия влияет на следующие природные компоненты и параметры: 1) атмосфера; 2) поверхностные воды; 3) почвы; 4) техногенные физические воздействия (тепловое, шумовое, вибрационное и т.д.); 5) геологическая среда; 6) изъятие земель; 7) визуальное воздействие. Опосредованно влияние сказывается и на других компонентах (растительный и животный мир, грунтовые воды и т.д.).
Воздействие на атмосферный воздух выражается в ее загрязнении твердыми и газообразными веществами. Первые подразделяются на грубозернистые частицы пыли, оседающие на почве вблизи предприятия, и частицы микронных и субмикронных размеров («взвешенная пыль»), переносимые на большие расстояния (Жучков и др., 2002).
Пыль образуется практически на всех стадиях производства, но особенно при работе доменных, сталеплавильных, ферросплавных, коксовых печей, агломерационных фабрик, заводов по обжигу извести (Янин, 2004б). Химический состав пыли следующий: 50-70% – железо, 1-20% – соединения кальция и магния, остальное приходится на алюминий, калий, титан в виде окислов, сульфидов, карбонатов, фосфатов и силикатов (Дьяконов, Дончева, 2002).
В составе газообразных загрязнителей преобладают (Природоохранные аспекты ..., 1986б; Султангузин и др., 2002): 1) двуокись серы, связанная с наличием серы в топливе или руде; 2) окислы азота, выбрасываемые в атмосферу вследствие процессов горения; 3) окись углерода; 4) газообразные фториды и хлориды. Наиболее серьезным газовым выбросом является диоксид серы. Его главными поставщиками являются: 1) линии агломерации руды; 2) коксовые батареи; 3) доменные печи; 4) сталеплавильные установки.
Доля черной металлургии в загрязнении атмосферы газами составляет в России 15,5% (Янин, 2004б), в Японии – 10% (Подход …, 2004). Металлургические комбинаты мощностью 2-10 млн. т стали в год выбрасывают ежегодно 10-42 тыс. т диоксида серы, 7-32 тыс. т оксидов азота, 80-430 тыс. т окиси углерода (Султангузин и др., 2002).
Влияние на поверхностные воды достаточно велико. Заводы черной металлургии являются мощными источниками сточных вод. Средний удельный объем сточных вод составляет 11,3 м3 на 1 т стали. Металлургический завод мощностью 1 млн т стали в год ежесуточно сбрасывает 18 тыс. м3 сточных вод, для которых характерно высокое содержание взвешенных веществ (на порядок превышающее фоновые параметры). Стоки ряда производств представляют собой сильнотоксичные щелочи с pH 12-13 (Дончева, Покровский, 1999).
Загрязнение почв происходит при хранении сырья и отходов. При выплавке 1 т чугуна и стали образуется 0,2-1 т шлака. Доменные шлаки состоят из оксидов кремния (40-44%), кальция (30-50%), алюминия (5-16%), магния (1-7%), железа (0,2-4,5%), марганца (0,5-3%). Сталеплавильные шлаки отличаются от доменных более высоким содержанием оксидов железа и марганца (Рудский, Стурман, 2006). Загрязнение обусловлено как ветровым переносом пыли с участков складирования твердых отходов, так и вымыванием атмосферными осадками вредных веществ из хранилищ отходов, из пылевых и газообразных выбросов.
Воздействие на геологическую среду обусловлено большими объемами земляных работ при сооружении предприятий. Так, при строительстве прокатного цеха на 5 прокатных станов производительностью 4 млн. т проката в год извлекается 9,8 млн. м3 грунта (Хазанов, 1975).
Черная металлургия оказывает различные техногенные физические воздействия. Тепловое загрязнение затрагивает в основном поверхностные воды. Около 75% воды, необходимой при производстве чугуна и стали, идет на охлаждение. Эта вода содержит значительное количество тепла, что сказывается на ихтиофауне принимающих водных бассейнов.
Источники шума подразделяются на три основных класса (Природоохранные аспекты ..., 1986б): 1) шум механического происхождения (прокатные станы, кузнечные цеха, обработка и транспортировка изделий); 2) шум аэродинамического происхождения (вентиляторы, компрессоры, клапаны); 3) шум электрического происхождения (электрические печи). Шумовое воздействие возникает скорее внутри цехов, чем в окружающей среде. На некоторых предприятиях значителен уровень вибрации, источником которой являются вентиляторы, установки горения, газодымоходы и т.д.
Металлургические предприятия относятся к числу наиболее крупных промышленных комплексов, что предопределяет и соответствующий масштаб изъятия земель. Для производства 1 т чугуна из недр добывается 20-30 т горной массы, при этом на земной поверхности занимается площадь под карьеры, отвалы пород и хвостохранилища (Певзнер, 2003).
Косвенно осуществляется влияние на растительность. Так, по данным И.П. Чернобаева (1990), в зоне предприятий черной металлургии урожайность кукурузы на силос снижается на 43%, кормовых бобов – на 36%, зерновых культур – на 26-27%, сахарной свеклы – на 55%. В степях юга России отмечается превышение уровня загрязнения тяжелыми металлами, прежде всего цинком, медью и никелем (Дьяконов, Дончева, 2002).
2. Воздействие лесосплава на поверхностные воды
Воздействие на поверхностные воды определяется следующими факторами: 1) увеличение твердого стока; 2) загрязнение экстрагируемыми из древесины веществами; 3) засорение отходами, ветвями и топляками.
Увеличение твердого стока связано с тем, что бревна обычно скатывают в русло с уступов террас, при этом на них налипает мелкозем. При транспортировке по воде мелкозем смывается с бревен и далее переносится в виде влекомых или взвешенных наносов (Горшков, 1982).
Загрязнение экстрагируемыми веществами – наиболее серьезная проблема. Содержание в древесине веществ, растворимых в воде, зависит от породы, возраста, места произрастания, времени рубки, длительности хранения в срубленном состоянии и т.д. Оно сильно меняется также от части ствола. Например, в коре сосны, ели и осины их содержится от 6,8 до 14,5%, а в заболонной части древесины этих же пород лишь от 0,72 до 1,75% (Фоминцев, 1990). Еще меньше их содержание в ядровой части.
Вещества, экстрагируемые водой, в основном представлены следующими соединениями: 1) таннины (так называемые «дубильные вещества» относящиеся к фенольным соединениям); 2) некоторые полисахариды (так называемые «камеди» -пектины, крахмал и т.д., относящиеся к высокомолекулярным углеводам); 3) некоторые низкомолекулярные углеводы; 4) неорганические соли (Мануковский, Патякин, 2004; Фоминцев, 1990).
Вымывание водорастворимых веществ происходит экспоненциально. Половина из них вымывается из древесины и коры в первые 2-7 суток, затем скорость вымывания резко снижается. Например, в затонувшей сосне через 5 лет остается 36% веществ, экстрагируемых водой, а через 18 лет – 18% (Мануковский, Патякин, 2004).
Засорение отходами, ветвями и топляками (без учета выделения в воду веществ) является физическим загрязнением. Его значимость невелика.
3. Виды обрядов, влияющих на природную среду
Обряд – совокупность условных, традиционных действий, лишённых практической целесообразности, но служащих символом определённых социальных отношений и формой их выражения. В большинстве случаев обряды имеют религиозные корни.
Можно выделить следующие виды обрядов, влияющих на природную среду: 1) жертвоприношения; 2) разжигание костров; 3) строительство ритуальных сооружений; 4) изготовление и последующее уничтожение чучел; 5) паломничество в святые места и т.д.
Жертвоприношение очень распространенный ритуал, характерный для большинства религий. В древние времена они практиковались повсеместно, причем в жертву преимущественно приносились люди. В истории имеется множество описаний таких обрядов. Например, у древних германцев был обычай приносить в жертвы богу войны пленных и их лошадей, у некоторых племен, обитавших в I веке на территории современной Дании, жертвы приносились женскому божеству по имени Нерта; римские авторы отождествляли ее с Матерью-Землей (Тодд, 2005).
На заре письменной истории редкий народ также не прибегал к жертвенным убийствам при исполнении ритуалов погребения. Эти традиции дольше всех сохранились у народов тропических широт. Кое-где эти ритуальные убийства происходят и сейчас.
В максимальной степени поклонение культу жертвоприношения, крови и смерти было характерно для ацтеков (Центральная Мексика) и, в меньшей степени, майя (полуостров Юкатан). Каждый год на плоских крышах пирамид в жертву приносилось до 20 тыс. человек. В 1486 г. при освящении нового храма в столице ацтеков Теночтитлане (Tenochtitlan) только за один день было убито 70 тыс. чел. Во время покорения Мексики Кортес и его спутники в одном из больших храмов насчитали 136 тыс. человеческих черепов. Это были останки людей, принесенных в жертву (Голубчиков, 2005).
Со временем у большинства народов в жертву стали приноситься различные животные. В горах Гарца (Германия) существовал обычай сжигать в пасхальном огне белок, в департаменте Арденны (Франция) в первое воскресенье поста сжигали кошек. В некоторых районах Греции приносили в жертву быка, в Южной Индии – коз, в северной части острова Целебес (Сулавеси) – свинью.
Часто жертвоприношения делались с определенной целью. Например, чтобы вызвать дождь в Богемии (нынешняя Чехия) вешали лягушек, в горных районах Японии приносили в жертву черную собаку, в Индии – черных коз, на острове Тимор – черную свинью (Фрэзер, 1998).
Ритуалы погребения часто предусматривали строительство соответствующих сооружений. Широко известны древнеегипетские монументальные гробницы (пирамиды), скифские курганы (округлые насыпи над захоронениями), дольмены (вертикально поставленные плиты, перекрытые сверху плитой), распространенные в Средиземноморье, Атлантическом побережье Европы, Крыму и на Кавказе (Матюшин, 1996).
Во многих странах существуют обычаи в определенные дни года разжигать костры, чтобы танцевать вокруг них или прыгать через них. Эти обычаи уходят своими корнями в древние времена. Количество таких костров бывает очень значительным. Например, во время праздников пасхального огня в Северной и Центральной Германии на вершинах холмов одновременно разжигали костры. Иногда можно было насчитать до 40 таких костров в поле зрения (Фрэзер, 1998).
Также широко распространены обряды, связанные с использованием различных деревьев. Классический пример – новогодние ели, однако их рубят не только на новый год. Во многих частях Европы (Англия, Германия, Франция, Швеция) в Праздник мая устанавливались майские ели. У цыган в Трансильвании и Румынии накануне дня Святого Георгия (23 апреля) срубалась молодая ива, в Беотии (Греция) срубался самый большой дуб (Фрэзер, 1998).
Во многих странах имеются обряды бросания в воду чучел. Например, в Богемии в четвертое воскресенье Великого поста в воду бросалась кукла по имени Смерть (Фрэзер, 1998), восточные славяне во время праздника Ивана Купалы топили в воде чучело (Левкневская, 2004).
В максимальной степени обряд затопления чучел распространен в Индии, где он именуется “immersion of idols”. Это многонациональная страна с множеством религий. Ежегодно в ней проводятся многочисленные религиозные фестивали, сопровождающиеся этим обрядом (Yeolekar, Bavdekar, 2007).
Например, в г. Бхопал (центр штата Мадхья-Прадеш) в сентябре-октябре каждого года происходит ритуал затопления идолов лорда Ганеши (Lord Ganesh) и принцессы Дурги (Goddes Durga). Только в пригородных озерах Бхопала за год было проведено затопление около 1600 идолов (Avvannavar et al., 2009). Этот обряд вносит значительный вклад в загрязнение водоемов. Хотя сами идолы изготовлены из инертных материалов, но используемые при этом краски имеют значительные содержания таких токсичных металлов как свинец, мышьяк, хром и ртуть (Bajpaiz et al., 2008).
Кроме этого во время каждого обряда в воду попадает значительное количество масла и жиров, множество цветочных гирлянд и пищевых отходов (Vyas et al., 2008). Серьезный ущерб наносится здоровью работников, изготавливающих идолов. Определенное значение имеет также шумовое загрязнение. Во время подобных фестивалей уровень шума достигает 104 децибелл (Vyas et al., 2006).
В большинстве религий важное место занимает паломничество. Ежегодно его совершают многие миллионы человек. Выделяют 11 макрорегионов паломничества: 1) православные республики бывшего СССР (Россия, Украина, Беларусь, Молдова); 2) Западная Европа с преобладанием католицизма; 3) Северная Америка с доминированием христианства; 4) Латинская Америка с преобладанием христианства и традиционных верований местного населения; 5) Северная Африка с доминированием ислама; 6) Восточная Африка с преобладанием ислама и наличием центров христианства и традиционных народных верований; 7) Западная Азия с доминированием ислама и анклавами христианства и иудаизма; 8) Южная Азия с распространением индуизма, буддизма и ислама, а также центрами христианства, сикхизма и джайнизма; 9) Юго-Восточная Азия с преобладанием буддизма, ислама, наличием христианства и анклавами иудаизма; 10) Восточная Азия с господством буддизма, христианства, синтоизма, участками христианства и ислама; 11) Средняя Азия с господством ислама; 12) Тибет с преобладанием буддизма (География …, 2009).
При посещениях святых мест неизбежен серьезный ущерб окружающей среде, обусловленный значительной концентрацией людей на ограниченных территориях.
Таким образом, ритуальная деятельность вносит существенный вклад в деградацию окружающей среды, при этом оказывается воздействие многие природные компоненты (растительность, животный мир, почвы, поверхностные воды, геоморфологическая среда и т.д.). Это воздействие иллюстрируют фото.
36 БИЛЕТ.
1. Влияние цветной металлургии на атмосферу
Цветная металлургия – значительно более сложная отрасль, чем черная металлургия. Для нее характерно огромное разнообразие принципиально различных производств, методов, процессов, оборудования. Соответственно, сильно различается и состав выбросов в атмосферу и сбросов в водные источники, что связано, прежде всего, с характером используемого сырья.
Основными загрязнителями атмосферы по данным Ю.В. Новикова (1999) являются сернистый ангидрид (75% суммарного выброса в атмосферу), окись углерода (10,5%) и пыль (10,4%). Загрязнение воздуха диоксидом серы происходит, главным образом, при выплавке свинца, сурьмы, меди и цинка из сульфидных руд. Цветная металлургия является источником около 25% сернистых соединений от всех промышленных выбросов (Стефанюк, 1994).
Например, при выплавке 1 т меди в атмосферу выделяется 8,3 т диоксида серы. В целом производство меди дает около 13% поступающего в атмосферу антропогенного SO2 (Современные …, 2006, т. 1). При выплавке магния помимо сернистого ангидрида велико также загрязнение атмосферы хлором и хлористым водородом (Дьяконов, Дончева, 2002). Алюминиевая промышленность выбрасывает также фтористый водород и оксид углерода (Буркат, Смола, 2006).
Главными источниками пыли являются печи различных типов, сушилки концентратов, дробильно-помольное оборудование. Для пылевых выбросов характерны очень высокие концентрации тяжелых металлов и других химических элементов, достигающие десятков процентов от веса пыли и многократно превышающие их содержание в рудах (Янин, 2004б).
При производстве одной тонны черновой меди в атмосферу выбрасывается около 2 т пыли, содержащей до 15% меди, 60% оксида железа и 4% мышьяка, ртути, свинца, цинка (Курс ..., 1993). В России цветная металлургия поставляет в атмосферу около 10,5% пыли от всех промышленных выбросов (Янин, 2004б).
2. Виды лесосплава и их суть
Лесосплав – транспортирование лесоматериалов по воде с использованием плавучести древесины. Распространение этого вида деятельности постепенно снижается, однако в ряде стран его значение остается существенным. Например, в бывшем СССР только на малых реках суммарная протяженность лесосплавных участков составляла 150 тыс. км (Горшков, 2001). В 1980-е годы более 40% заготавливаемого древесного сырья транспортировалось по воде (Шелгунов и др., 1989).
Различают три вида лесосплава: 1) молевой (в виде отдельных бревен по течению рек); 2) плотовый (перемещение лесоматериалов в плотах, в основном с помощью судов-буксировщиков); 3) кошельный – транспортирование судном не связанных между собой бревен в специальных плавучих ограждениях (Экологический …, 1999).
Молевой сплав используется на несудоходных реках. В бывшем СССР в 1988 г. он осуществлялся на 197 реках общей протяженностью 22,9 тыс. км (Фоминцев и др., 1990) и им транспортировалось около 40% общего объема перевозок леса водой (Шелгунов и др., 1989).
Плотовый лесосплав распространен на судоходных реках с использованием энергии течения воды и силы тяги буксирных судов. В зависимости от условий плавания и мощности буксирных судов объемы плотов составляют от 150 м3 до 40 тыс. м3, а дальность транспортировки может достигать 2500 км (Шелгунов и др., 1989; Митрофанов, 1999).
Кошельный лесосплав применяют на короткие расстояния по тиховодным участкам рек, озер и морей. Плавучие ограждения чаще сделаны из бревен (иногда из металлических понтонов), соединенных между собой канатами, цепями и т.д. Этот вид лесосплава наименее распространен (Экологический …, 1999).
3. Влияние обрядовой деятельности на окружающую среду
Обряд – совокупность условных, традиционных действий, лишённых практической целесообразности, но служащих символом определённых социальных отношений и формой их выражения. В большинстве случаев обряды имеют религиозные корни.
Можно выделить следующие виды обрядов, влияющих на природную среду: 1) жертвоприношения; 2) разжигание костров; 3) строительство ритуальных сооружений; 4) изготовление и последующее уничтожение чучел; 5) паломничество в святые места и т.д.
Жертвоприношение очень распространенный ритуал, характерный для большинства религий. В древние времена они практиковались повсеместно, причем в жертву преимущественно приносились люди. В истории имеется множество описаний таких обрядов. Например, у древних германцев был обычай приносить в жертвы богу войны пленных и их лошадей, у некоторых племен, обитавших в I веке на территории современной Дании, жертвы приносились женскому божеству по имени Нерта; римские авторы отождествляли ее с Матерью-Землей (Тодд, 2005).
На заре письменной истории редкий народ также не прибегал к жертвенным убийствам при исполнении ритуалов погребения. Эти традиции дольше всех сохранились у народов тропических широт. Кое-где эти ритуальные убийства происходят и сейчас.
В максимальной степени поклонение культу жертвоприношения, крови и смерти было характерно для ацтеков (Центральная Мексика) и, в меньшей степени, майя (полуостров Юкатан). Каждый год на плоских крышах пирамид в жертву приносилось до 20 тыс. человек. В 1486 г. при освящении нового храма в столице ацтеков Теночтитлане (Tenochtitlan) только за один день было убито 70 тыс. чел. Во время покорения Мексики Кортес и его спутники в одном из больших храмов насчитали 136 тыс. человеческих черепов. Это были останки людей, принесенных в жертву (Голубчиков, 2005).
Со временем у большинства народов в жертву стали приноситься различные животные. В горах Гарца (Германия) существовал обычай сжигать в пасхальном огне белок, в департаменте Арденны (Франция) в первое воскресенье поста сжигали кошек. В некоторых районах Греции приносили в жертву быка, в Южной Индии – коз, в северной части острова Целебес (Сулавеси) – свинью.
Часто жертвоприношения делались с определенной целью. Например, чтобы вызвать дождь в Богемии (нынешняя Чехия) вешали лягушек, в горных районах Японии приносили в жертву черную собаку, в Индии – черных коз, на острове Тимор – черную свинью (Фрэзер, 1998).
Ритуалы погребения часто предусматривали строительство соответствующих сооружений. Широко известны древнеегипетские монументальные гробницы (пирамиды), скифские курганы (округлые насыпи над захоронениями), дольмены (вертикально поставленные плиты, перекрытые сверху плитой), распространенные в Средиземноморье, Атлантическом побережье Европы, Крыму и на Кавказе (Матюшин, 1996).
Во многих странах существуют обычаи в определенные дни года разжигать костры, чтобы танцевать вокруг них или прыгать через них. Эти обычаи уходят своими корнями в древние времена. Количество таких костров бывает очень значительным. Например, во время праздников пасхального огня в Северной и Центральной Германии на вершинах холмов одновременно разжигали костры. Иногда можно было насчитать до 40 таких костров в поле зрения (Фрэзер, 1998).
Также широко распространены обряды, связанные с использованием различных деревьев. Классический пример – новогодние ели, однако их рубят не только на новый год. Во многих частях Европы (Англия, Германия, Франция, Швеция) в Праздник мая устанавливались майские ели. У цыган в Трансильвании и Румынии накануне дня Святого Георгия (23 апреля) срубалась молодая ива, в Беотии (Греция) срубался самый большой дуб (Фрэзер, 1998).
Во многих странах имеются обряды бросания в воду чучел. Например, в Богемии в четвертое воскресенье Великого поста в воду бросалась кукла по имени Смерть (Фрэзер, 1998), восточные славяне во время праздника Ивана Купалы топили в воде чучело (Левкневская, 2004).
В максимальной степени обряд затопления чучел распространен в Индии, где он именуется “immersion of idols”. Это многонациональная страна с множеством религий. Ежегодно в ней проводятся многочисленные религиозные фестивали, сопровождающиеся этим обрядом (Yeolekar, Bavdekar, 2007).
Например, в г. Бхопал (центр штата Мадхья-Прадеш) в сентябре-октябре каждого года происходит ритуал затопления идолов лорда Ганеши (Lord Ganesh) и принцессы Дурги (Goddes Durga). Только в пригородных озерах Бхопала за год было проведено затопление около 1600 идолов (Avvannavar et al., 2009). Этот обряд вносит значительный вклад в загрязнение водоемов. Хотя сами идолы изготовлены из инертных материалов, но используемые при этом краски имеют значительные содержания таких токсичных металлов как свинец, мышьяк, хром и ртуть (Bajpaiz et al., 2008).
Кроме этого во время каждого обряда в воду попадает значительное количество масла и жиров, множество цветочных гирлянд и пищевых отходов (Vyas et al., 2008). Серьезный ущерб наносится здоровью работников, изготавливающих идолов. Определенное значение имеет также шумовое загрязнение. Во время подобных фестивалей уровень шума достигает 104 децибелл (Vyas et al., 2006).
В большинстве религий важное место занимает паломничество. Ежегодно его совершают многие миллионы человек. Выделяют 11 макрорегионов паломничества: 1) православные республики бывшего СССР (Россия, Украина, Беларусь, Молдова); 2) Западная Европа с преобладанием католицизма; 3) Северная Америка с доминированием христианства; 4) Латинская Америка с преобладанием христианства и традиционных верований местного населения; 5) Северная Африка с доминированием ислама; 6) Восточная Африка с преобладанием ислама и наличием центров христианства и традиционных народных верований; 7) Западная Азия с доминированием ислама и анклавами христианства и иудаизма; 8) Южная Азия с распространением индуизма, буддизма и ислама, а также центрами христианства, сикхизма и джайнизма; 9) Юго-Восточная Азия с преобладанием буддизма, ислама, наличием христианства и анклавами иудаизма; 10) Восточная Азия с господством буддизма, христианства, синтоизма, участками христианства и ислама; 11) Средняя Азия с господством ислама; 12) Тибет с преобладанием буддизма (География …, 2009).
При посещениях святых мест неизбежен серьезный ущерб окружающей среде, обусловленный значительной концентрацией людей на ограниченных территориях.
Таким образом, ритуальная деятельность вносит существенный вклад в деградацию окружающей среды, при этом оказывается воздействие многие природные компоненты (растительность, животный мир, почвы, поверхностные воды, геоморфологическая среда и т.д.). Это воздействие иллюстрируют фото.