У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Конспект лекций по Экологии Лекция 1

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 28.12.2024

Конспект лекций по Экологии

Лекция 1.

Общие понятия экологии.

Слово "экология" образовано от греческого ойкос, что означает " дом" или "жилище". В буквальном смысле экология -это наука об организмах "у  себя дома". Обычно экологию  определяют  как науку об отношениях организмов или групп организмов к  окруждющей среде, или как науку о заимоотношениях  между     живыми организмами и средой их обитания. Поскольку экология занимается преимущественно биологией групп организмов и функциональными процессами на суше, в море и в пресных водах, определение этой области исследований как науки о структуре и функциях природы будет более соответствовать ее современному направлению, причем человечество рассматривается как часть природы. Для последних десятилетий ХХ в. особенно подходит одно из определений, данных в полном словаре Уэбстера, а именно: "Предмет экологии - это совокупность или структура связей между организмами и их средой". Для "долгосрочного" употребления лучшим определением этого обширного по объему понятия будет, по-видимому, наиболее краткое и наименее специальное, а именно "биология окружающей среды" (environmental biology).

КОНЦЕПЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ

Определения.

Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение нераздельно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Любое единство, включающее все организмы (т.е. "сообщество") на данном участке и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ (т.е. обмен веществами между биотической и абиотической частями) внутри системы, представляет собой экологическую систему, или экосистему. С точки зрения трофических (от греч. трофе - питание) отношений экосистема имеет два компонента (которые обычно частично разделены во времени и пространстве): 1) автотрофный компонент (автотрофный - самостоятельно питающийся), для которого в основном характерны фиксация световой энергии, использование простых неорганических веществ и построение сложных веществ, и 2) гетеротрофный компонент (гетеротрофный - питаемый другими), для которого характерны утилизация, перестройка и разложение сложных веществ. Для удобства описания целесообразно выделять в составе экосистемы следующие компоненты: 1) неорганические вещества (C, N, CO , H O и т.д.), включающиеся в круговороты; 2) органические соединения (белки, углероды, липиды, гуминовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части; 3) климатический режим (температура и другие физические факторы); 4) продуценты - автотрофные организмы, главным образом зеленые растения, которые способны создавать пищу из простых неорганических веществ; 5) макроконсументы, или фаготрофы (от греч. фагос - пожирающий), - гетеротрофные организмы, главным образом животные, которые поедают другие организмы или частицы органического вещества;

6) микрокунсументы, сапротрофы (от греч. сапро - разлагать), или осмотрофы (от греч. осмо - проходить через мембрану), гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, которые разрушают сложные соединения мертвой протоплазмы, поглощают некоторые продукты разложения и высвобождают неорганические питательные вещества, пригодные для использования продуцентами, а также органические вещества, способные служить источниками энергии, ингибиторами или стимуляторами для других биотических компонентов экосистемы. Первые три группы неживые компоненты, а остальные составляют биомассу (живой вес).

Один из самых общих признаков экосистем -наземных,  пресноводных или морских, создаваемых человеком или природных, - взаимодействие автотрофных и гетеротрофных компонентов. Очень часто эти организмы и осуществляемые ими функции в определенной степени разделены в пространстве, располагаясь в виде ярусов, одни над другими: автотрофный метаболизм наиболее интенсивно происходит в верхнем ярусе - "зеленом поясе", т.е. там, где наиболее доступна световая энергия, а гетеротрофный метаболизм преобладает внизу, в почвах и отложениях - "коричневом поясе", в котором накапливается органическое вещество. Функционирование автотрофов и гетеротрофов частично разделено также во времени: использование продукции автотрофных организмов гетеротрофами может происходить с существенной задержкой. Например, в лесной экосистеме фотосинтез превалирует в листовом пологе. Лишь часть продуктов фотосинтеза, часто весьма небольшая, немедленно и непосредственно используется растением и гетеротрофами - фитофагами и паразитами, питающимися листвой и молодой древесиной. Большая часть синтезированного вещества (в форме листьев, древесины и запасных питательных веществ в семенах и корнях) в конце концов попадает в подстилку и почву, образующие вместе четко определенную гетеротрофную систему.

Такое пространственно-временное разделение процессов позволяет подразделить потоки энергии на два типа: 1) пастбищный, в котором происходит прямое потребление живых растений или их частей, и 2) "детритный", в котором идет накопление и разложение мертвого вещества. Термин "детрит" ("продукт распада", от лат. deterere - изнашиваться) заимствован из геологии, где им обычно обозначают продукты разрушения горных пород.

Абиотические компоненты лимитируют и регулируют существование организмов. В качестве общего принципа можно указать, что в операциональном смысле живые и неживые части экосистемы настолько тесно связаны природой в одно целое, что разделить их трудно (отсюда операциональные классификации, в которых не проводится резкого различия между биотическим и абиотическим). Большинство биогенных веществ ( С, Н, О, N, P и т.д.) и органических соединений (углеводороды, белки, жиры и т.д.) не только встречаются как в организмах, так и вне их, но и образуют непрерывный поток между живым и неживым.

Поступательные изменения или экологические сукцессии

Изменения, вызванные как экзогенетическими (внешними) так и эндогенетическими (внутренними) причинами могут привести к поступательным изменениям – смене одного биоценоза на другой. Эти изменения включают в действие механизм последовательной смены определенных состояний экосистемы, характерный для данной зоны, данного местообитания и особенностей предшествовавшего биоценоза.

Экологическая сукцессия – последовательная, необратимая смена биоценозов. Например, луговая экосистема не будучи использована под сенокос, пастбище или как газон она через 5-10 лет зарастает кустарником под пологом которого сохраняются всходы деревьев. Со временем они составят доминирующие популяции и образуется лес, типичный для данных почвенно- климатических условий.

Вторичной сукцессией считаются также процессы аналогичные, например постепенному зарастанию озера и превращению его в болото, а затем и в лес.

Очевидно, что антропогенные экосистемы, заброшенные по какой-либо причине человеком в результате вторичной сукцессии постепенно превращаются в одну из экосистем типичных для данного местообитания. Так, заброшенная после аварии на ЧАЭС пашня постепенно превращается в лес. Пройдут столетия и будут поглощены биотой оставленные дороги, здания и сооружения.

Вторичная сукцессия не входит в систему чрезвычайного реагирования, т.к. в ее истоках лежит более сильное действие.

Первичные сукцессии протекают не только в естественных условиях, но и в антропогенных экосистемах в местах значительных техногенных катастроф, на разработках полезных ископаемых, при проведении крупных строительных мероприятий и т.п.

В случае частичного повреждения экосистемы или изменении в ней метаболизма вследствие естественных, внутренних причин или при вмешательстве человека возможна вторичная сукцессия.

Например, при повреждении участка естественного луга в нашей зоне во время сельскохозяйственных, строительных или иных работ, сопровождающихся уничтожением существующей травянистой растительности, в течение последующих одного-двух лет активно формируется ценоз из однолетних двудольных растений (т.н. сорняки), затем два-три года преобладают многолетние двудольные растения, за ними образуется сложное сообщество из корневищных и иных злаков. Этот процесс определен особенностями экотопа и являющаяся результатом саморазвития экосистемы.

В основе сукцессионных изменений на каждом этапе развития экосистемы лежит неполнота биологического круговорота, связанная с несоответствием изъятия и возвращения в окружающую среду биогенных элементов.

Первичные сукцессии возможны на местах, где отсутствовал или уничтожен биоценоз, т.е. процесс его развития начинается с единичных представителей пионерских видов и отмечается, как правило, временной длительностью.

Например, к первичным сукцессиям относятся процессы обрастания горных скал. Они осуществляются в виде образования серий сообществ, последовательно сменяющих друг друга.

Так, вначале на скале поселяются накипные лишайники с соответствующей фауной мелких насекомых – т.н. пионерные виды. Затем на погребенных лишайниках и образовавшемся мелкоземе появляются некоторые виды мхов, усиливается почвообразующая деятельность микроорганизмов, увеличивается количество видов насекомых, появляются некоторые виды беспозвоночных. Следующий этап – появление сосудистых растений, образование почвы, активное развитие наземной и почвенной фауны. Заканчивается обрастание скал образованием леса со специфическим почвенным покровом и иным чем прежде набором видов продуцентов консументов и редуцентов, внешних факторов, которые не только кратковременно вышли за границы толерантности биологических объектов, но и уничтожили их частично или полностью, повлияв на биогенную миграцию в экосистеме.

Экологические кризисы.

Кризис - одно из состояний среды, природы или биосферы в целом. Ему предшествуют или за ним следуют другие состояния и сопутствующие им экологические ситуации.

Под экологическим кризисом понимают изменении биосферы или ее частей на значительном пространстве, сопровождающиеся трансформацией среды и систем в целом it новое качество. В настоящее время термин «кризис» используется также часто, как термины «загрязнение среды», дефицит ресурсов.

Биосфера неоднократно переживала острые кризисные периоды, обусловленные чисто природными явлениями. Наиболее известен кризис, который имел место в копне мелового периода (70- 100 млн. лет назад), когда в геологически короткий промежуток времени вымерли пять отрядов рептилий (динозавры, птерозавры, ихтиозавры и др.), включавшие не менее 35 семейств и большое количество видов.

Кризисные явления неоднократно вызывались изменениями климата и сопутствующими ему оледенениями, либо опустыниванием. Так, в эпоху оледенения, имевшего место 30-40 тыс. лет назад (верхний палеолит), вымерли такие крупные животные, как мамонты, шерстистый носорог и многие хищники.

С момента своего появления деятельность человека неоднократно противоречила природе, что порождало кризисы различного масштаба. Но в силу небольшой численности населения и его слабой технической оснащенности они никогда не принимали глобальных масштабов. Человек мог исчерпать доступными ему методами какой-то ресурс или разрушить природу и экосистемы на пространствах ограниченного размера.

Общим для всех антропогенных кризисов является то, что выход из них сопровождался, как правило, уменьшением численности народонаселения, его миграцией и социальными потрясениями. В ряде случаев кризисы завершались сменой общественного строя. Так, первый антропогенный кризис вызвал расселение охотников, или «ве-лише переселение народов», кризис нехватки продуктов сельского хозяйства (второй антропогенный) -эмиграцию населения из Европы за океан. Переход к земледелию и скотоводству сопровождался разложением первобытно-общинного строя и возникновением рабовладельческого, а последнему сопутствовали опустынивание и истощение земельных ресурсов и переход к феодальному строю.

№

Название кри-

Время

Причины кризи-

Пути выхода из

зиса

са

кризиса

1.

Предантропоген -

Змл н. лет

Наступление за-

Возникновение

ный (аридиза-

назад

сушл.периоца (ари-

прямоходящих

ции)

дюация климата)

антропоидов

2.

Обеднения ре-

Зи-5Отыс.

Недостаток дос-

Простейшие био-

сурсов собира-

лет на-

тупных перво-

технические меро-

тельства и про-

зад

бытному челове-

приятия типа вы-

мысла для че-

ку ресурсов

жигания раститель-

ловека

ности для обновле-

ния экосистем

3.

Перепромысла

Ш-50ГЫС.

Уничтожение

Переход к прими-

крупных жи-

лет на-

доступных круп-

тивному земледе-

вотных (кризис

зад

ных животных

лию, скотоводству

консументов)

человеком-охот-

(нсополитичес кая

ником

революция)

4.

Примитивного

1,5-2гыс.

Примитивный по-

Переход к непо-

поливного зем-

лет на-

лив, сопутств. ему

ливному (богар-

леделия

зад

истощение и за-

ному земледелию)

соление почв

5.

Недостатка

150-250

Истощите л ьное

Промышленная

растительных

лет на-

землепользова-

революция, новые

ресурсов и про-

зад

ние, отсталые

технологии в

довольствия

технологии

сельском хоз-вс

6.

Глобального заг-

30-50лет

Истощительное

Энсргосбе регаю-

рязнения среды

назад по

природопол ъзова-

шие технологи и,бе-

и угрозы истоше-

настоя-

ние, многоотход-

зотходное произв.,

ния ресурсов

щее время

ные технологии

поиск решений

7.

Глобальный

Начался

Выделение в сре-

Ограничение ис-

термодинами-

и прог-

ду большого ко-

пользования

ческий(тепло-

нозиру-

личества тепла,

энергии,

вого загрязне-

ется

особенно из вну-

предотвра шен ие

ния)

тренних источ-

парникового эф-

ников, парнико-

фекта, поиск ре-

вый эффект

шений

1

2

4

5

8.

Глобального

Первые

Нарушение эко-

Приоритет эко-

исчерпания на-

призна-

логического рав-

логических цен-

дежности эколо-

ки и

новесия в масш-

ностей перед все-

гических систем

прогноз

табах планеты

ми другими, по-

иски решении

1. 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕВОЛЮЦИИ

В настоящее время установлено, что ископаемые предки человека появились примерно 4,5 млн лет назад и начали использовать орудия 2,5 млн лет до н.э.

Окончательное формирование «человека разумного» закончилось 40 тыс. лет до н. э. на Ближнем Востоке.

Во времена палеолита и мезолита (10—12 тыс. лет до н.э.) люди занимались охотой и собирательством плодов и вскоре исчерпали возможности своей экологической ниши. С ростом числа людей еды стало не хватать и начался голод. Количество стоянок в начале неолита (10 тыс. лет до н.э.) в 8—10 раз меньше, чем во времена палеолита. Чтобы не умереть с голоду, люди изобрели новые технологии получения пищи: земледелие и скотоводство. Так началась п е р в а я технологическая революция. Эта революция называется также неолитической, или сельскохозяйственной.

Развитие сельского хозяйства сопровождалось наступлением на природу. До того как человек стал заниматься сельским хозяйством, на земном шаре существовали обширные массивы лесов, общая площадь которых составляла примерно 62 млн км2 (6,2 млрд га). Однако в течение многих веков в результате расчистки земельных угодий под пашни, пастбища, заготовки деловой древесины площадь лесных экосистем сократилась до 42 млн км2, т. е. почти на треть. Из-за засоления орошаемых земель 2 тыс. лет до н. э. погибла цивилизация шумер в Нижней Месопотамии, где стало невозможно земледелие. Эта была первая известная нам экологическая катастрофа.

Вторая технологическая революция, которая называется промышленной, началась в XVIII в. в Англии. Эта технологическая революция позволила резко увеличить объем и характер производства. Англия, которая первой освоила механическую прялку, ткацкий станок и паровой двигатель, быстро перешла от ремесленного производства к машинному. Это дало ей огромные преимущества перед другими странами. Уже в середине XIX в. она производила больше половины мировой промышленной продукции.

Современная научно-техническая революция (НТР) — третья технологическая революция в истории человечества — началась 6 августа 1945 г., когда над японским городом Хиросима была взорвана американская атомная бомба. С этого момента наступила атомная эра, которая сопровождалась как разработкой ядерного оружия и его испытаниями в атмосфере и под землей, так и созданием атомной энергетики. В это же время (во второй половине 40-х годов XX в.) была создана первая электронно-вычислительная машина (ЭВМ). ЭВМ, а затем персональные ЭВМ (ПЭВМ) в настоящее время завоевали мир, став неотъемлемой частью новых технологических процессов.

Масштабы экологического кризиса

Масштабы современной деятельности человечества не имеют подобия в истории планеты. За 80 лет (с начала XX в.) из недр Земли было извлечено полезных ископаемых больше, чем за всю историю цивилизации, начиная с палеолита. Более половины добытой за эти годы железной руды, свыше 2/3 нефти, природного газа, калийных солей, фосфоритов, 3/4 бокситов взято из Земли за 20 лет (с 1960 по 1980 г.).

Распахивая почву, человек ежегодно перемещает массу земли (объемом 4 тыс. км3), примерно в 3 раза превосходящую массу всех вулканических продуктов, поднимающихся из недр планеты за тот же срок, и в 200 раз больше, чем сносится в моря и океаны текущими водами. Он забирает на хозяйственно-бытовые нужды 13% мирового речного стока (3,8 тыс. км3); сжигает 13,2 млрд т условного топлива, потребляя при этом 22 млрд т атмосферного кислорода (данные 1993 г.); выплавляет 2,5 млрд т различных металлов (рис. 6.1); производит более 60 млн т неизвестных в природе синтетических материалов; рассеивает на полях свыше 500 млн т различных пестицидов, из которых 1/3 смывается дождями в водоемы и задерживается в атмосфере.

В настоящее время площадь освоенных человеком земель достигла 60% суши. Застроенные земли занимают сейчас около 300 млн га.

Однако богатства планеты используются неравномерно. В странах Большой семерки (США, Великобритания, Япония, Франция, ФРГ, Италия, Канада) живет 15% населения планеты, а используется 53 % энергии, 33 % удобрений, 70 % деловой древесины, создается 81 % наиболее опасных отходов и 90% хлорфтор-углеродов, разрушающих озоновый слой (рис. 6.4).

2. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

2.1. ПРОБЛЕМА ПЕРЕНАСЕЛЕНИЯ

1. Основные понятия демографии

Демография (греч. демос - народ) - наука, изучающая население, его с rpymypy, состав, динамику и воспроизводство (рождаемость, смертность, продолжительность жизни) в их общее 1веино-ис1орической обусловленности.

В данном разделе мы будем использовать следующие общепринятые понятия:

«Средний коэффициент рождаемости» (СКР) - среднее число детей, которое рожает женщина в течение жизни.

«Общий коэффициент рождаемости» (ОКР) - среднее число родившихся за год детей на 1000 человек населения.

« Общий коэффициент смертности» (ОКС) - среднее число умерших людей за год па 1000 человек населения.

«Естественный прирост населения» разность между ОКР и ОКС. Чтобы выразить естественный прирост в процентах, его значение надо разделить на 10.

«Демографический переход» - период увеличения численности населения в стране или в мире, обусловленный высокой рождаемостью при резком снижении смертности, особенно детской.

Динамика численности населения в историческом аспекте.

Уникальность масштабов современного демографического взрыва видна из приводимых ниже данных.

Год, период

Численность,

млрд. чел.

—10—12 тысяч лет назад (до неалитической рево-

0,2-0.3

люции — перехода к сельскохозяйственному

производству)

— 1830 год (начальный период промышленной

1

революции)

-1930 год

2

-1960 год

              3

-1975 год

4

-1987 год

5

-1996 год

примерно 5,5

— 1999 год (прогноз)

6

В начале сельскохозяйственной революции, 10 000 лет до н.э., на нашей планете жили 10 млн человек, а в начале новой эры — 100-250 млн.

В 1830 г. численность населения Земли достигла 1 млрд, в 1930 г. — 2 млрд, т.е. для удвоения населения потребовалось 100 лет. Население Земли достигло 3 млрд уже в 1960 г., 4 млрд жило на Земле в 1974 г., пятимиллиардный житель Земли родился 11 июля 1987 г.

За последнее тысячелетие население Земли увеличилось в 18 раз.

Ускорение темпов роста численности мирового населения во второй половине XX в. часто называют демографическим взрывом.

Ежесекундно численность населения увеличивается на 3 человека. Во второй половине 90-х годов прирост составлял 80 млн в год (1,4%) (см. рис. 7.2).

Для будущего Земли исключительно важны тенденции роста населения в XXI в. и возможности стабилизации численности. Прогнозы публикуются каждый год, и в 1990 г. предполагалось, что в 2000 г. на Земле будут проживать 6,25 млрд человек, в 2025 г. — 8,5 млрд, в 2100 г. — 11,3 млрд (прогноз 1988 г.) или 10,2 — 14,2 млрд (прогноз 1984 г.) (рис. 7.3).

1. Рост городов. В последние десятилетия темпы роста городского населения в развивающихся странах превысили коэффициент естественного прироста населения. В 2000 г. половина человечества жила в городах. Крупнейшими городами мира в 1994 г. были Токио (Япония, 26,5 млн человек), Нью-Йорк (США, 16,3 млн), Сан-Паулу (Бразилия, 16,1 млн), Мехико (Мексика, 15,5 млн), Шанхай (Китай, 14,7 млн), Бомбей (Индия, 14,5 млн), Лос-Анджелес (США, 12,2 млн), Пекин (Китай, 12,0 млн), Калькутта (Индия, 11,5 млн), Сеул (Южная Корея, 11,5 млн).

Плотность населения в городах весьма высока: в Москве — 90 тыс. человек на 1 км2, в Нью-Йорке — 10 тыс., в Париже — 12 тыс., в Токио — 14 тыс.

Одновременно в городах развивающихся стран возрастает количество домов, лишенных чистой питьевой воды и канализации, а также количество лагерей и трущоб.

2. Старение населения. В 1996 г. Всемирная организация здравоохранения опубликовала доклад, в котором говорится, что число людей пенсионного возраста в ближайшие 25 лет возрастет на 88 %, а это приведет к дисбалансу в трудовых ресурсах нашей планеты. Трудоспособному населению придется работать намного больше, чтобы отчислять налоги в пенсионные фонды. Если сейчас двое работающих содержат одного пенсионера, то к 2025 г. один работающий должен будет содержать двух пенсионеров. К 2025 г. каждый десятый человек в мире будет в возрасте старше 66 лет. Пожилое население планеты достигнет 800 млн человек (в 1998 г. — 390 млн человек).

3. Демографическая ситуация в России

В начале 2002 г. в России проживало 144 млн человек (103 млн в городах и 39 млн в селах). До 2010 г. численность россиян сократится на 5 млн человек. По оценке экспертов ООН, население России к 2050 г. сократится до 121 млн, Украины — с 51 до 39 млн.

Средняя продолжительность жизни женщин составляла в 2001 г. 72 года, мужчин — 60 лет. Сегодня только один 20-летний россиянин из двух имеет шанс дожить до 60 лет. (В странах Европейского союза средняя продолжительность жизни мужчин составляет 73,8 года, а женщин — 80,6). Такая ситуация в России объясняется снижением жизненного уровня и медицинского обслуживания, пьянством и курением значительной части населения. Следует, однако, отметить, что падение рождаемости и увеличение смертности населения в России наблюдается с 1960 г. Число рождений и смертей на 1000 человек населения России стало равным в 1991 г. и с тех пор смертность превышает рождаемость.

3. Проблемы связанные с перенаселением

Высокие темпы роста народонаселения создают большие материальные и социальные проблемы: обеспечение населения водой, продовольствием, жильем, работой, расширение системы образования.

В экономически развитых странах Европы (включая республики бывшего Советского Союза), Северной Америки и Японии, население которых составляет 23 % населения мира, его прирост достигает только 6%.

Таким образом, большинство новых жителей планеты появится в беднейших странах, тех, которые в наименьшей степени приспособлены к удовлетворению потребностей своих граждан. Число бедных, голодных и неграмотных людей будет увеличиваться. Хотя доля недоедающих снизилась с 27 % населения развивающихся стран в 1969 — 1971 гг. до 21,5% в 1983 — 1985 гг., однако при общем росте мирового населения количество недоедающих увеличилось с 460 до 512 млн, а к концу XX в. возросло до 532 млн человек.

Примерно каждый десятый житель Земли сейчас недоедает и около 40 тыс. детей ежедневно умирают от голода (данные на июнь 1992 г.). Каждый третий из общего числа умерших погибает от голода или от причин, связанных с недоеданием.

Из-за роста населения резко обострилась проблема трудоустройства. Внедрение новых трудосберегающих технологий лишь усложняет решение проблемы безработицы.

Практически не изменилась доля населения, лишенного элементарных санитарных удобств.

Общая численность людей, живущих ниже черты бедности, увеличилась за два последних десятилетия до 1 млрд человек. В Южной Азии таких людей 350 млн, затем следует Африка — 300 млн, их доля в общем населении Африки (383 млн человек) весьма высока. Продолжает увеличиваться число людей, живущих в условиях крайней нищеты. Масштабы нищеты неуклонно растут. В 1985 г. на долю 20 % беднейших слоев мирового населения приходилось 4 % мирового богатства, а на долю 20 % наиболее богатых слоев — 58%.

По данным ЮНЕСКО, к 2050 г. на планете будет 1 млрд голодающих, 1 млрд неграмотных, 1 млрд безработных, 1,5 млрд человек окажется за чертой бедности.

Увеличение населения беднейших стран начало оказывать необратимое воздействие на окружающую среду. В 1990-е годы изменения достигли критических масштабов. Они включают в себя непрекращающийся рост городов, деградацию земельных и водных ресурсов, интенсивное обезлесение, развитие парникового эффекта. Необходимы решительные действия по ограничению роста населения, борьбе с нищетой и охране природы.

2.2.  РЕСУРСЫ ЗЕМЛИ

Под природными ресурсами, как известно, понимаются природные тела, явления и процессы, которые человек использует в производственной деятельности. Природные ресурсы можно разделить на две большие группы: исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы, в свою очередь, подразделяются на невозобновимые и возобновимые.

К невозобновимым ресурсам относятся богатства недр. К возобновимым ресурсам принадлежат почва, растительность, живой мир, а также некоторые минеральные ресурсы, например соли, осаждающиеся в озерах и морских лагунах.

Широко распространено подразделение природных ресурсов на реальные (разведанные) и потенциальные. В литературе подроб-

но рассмотрено использование водных, почвенных, растительных, в том числе продовольственных, ресурсов животного мира, климатических (ветровые, гелиоэнергетические и др.), ископаемых ресурсов. Далее мы рассмотрим продовольственные, водные и ископаемые ресурсы.

1. Продовольственные ресурсы

Сможет ли наша планета накормить всех своих обитателей в будущем?

В течение многих лет производство продуктов питания возрастало значительно быстрее, чем численность мирового населения. Например, производство пшеницы возросло с 1950 по 1980 г. почти на 250 %, а численность населения — только на 170 %. В период 1950—1985 гг. производство зерновых увеличилось с 700 до более чем 1800 млн т. Это помогло удовлетворить растущий спрос на зерновые, вызванный ростом населения и доходов в развивающихся странах, а также увеличившимися потребностями в корме для скота в развитых странах.

В Европе в 1950—1984 гг. производство мяса утроилось, а молока удвоилось. Объем мирового экспорта мяса вырос с 2 млн т в 1950 —1952 гг. до более чем 11 млн т. в 1984 г., увеличилось производство и рыбопродуктов. Такой беспрецедентный рост производства продовольствия, называемый зеленой революцией

Рост населения сопровождался сокращением посевных площадей на душу населения в большинстве стран мира, в первую очередь в Африке. Поскольку площадь имеющихся в наличии пахотных земель сократилась, плановые органы и земледельцы сосредоточили свое внимание на повышении продуктивности.

С1950 по 1985 г. это было достигнуто благодаря:

  •  использованию новых сортов семян с целью максимального повышения урожайности, получения нескольких урожаев в год и большей устойчивости растений к болезням (рис. 7.7);
  •   более широкому применению химических удобрений, потребление которых возросло более чем в 9 раз (рис. 7.8);
  •   более широкому применению пестицидов и других ядохимикатов, использование которых возросло в 32 раза;
  •   увеличению орошаемых площадей, которые более чем удвоились.
  •  В странах Европы и Северной Америки 15% населения имеют избыточную массу. В США избыточная масса зарегистрирована у 60 % населения, 27 % жителей США страдают ожирением.

Площадь пахотных земель в развивающихся странах увеличивалась в 1980-х годах в среднем на 0,26 % в год. В то же время количество земли, приходящейся на одного человека, ежегодно сокращалось на 1,9%.

По данным 1990 г., в мире производится достаточно продовольствия, чтобы накормить каждого, но от недоедания страдают 800 млн человек (из 5,4 млрд). Каждый третий из общего числа умерших погибает от голода или от причин, связанных с недоеданием.

Таким образом, можно заключить, что население мира в целом может быть обеспечено продовольствием. Однако для этого требуется достаточное снабжение водой, культивация почвы, применение элитного зерна для посевов, сохранение экологического равновесия.

2. Водные ресурсы

Вода — один из наиболее важных видов природных ресурсов. Не все территории земного шара богаты естественной питьевой водой, достаточной для обеспечения проживающего там населения. Для регулирования правильного обмена веществ в организме человек ежедневно должен потреблять от 2 до 3 л воды. Вода необходима также для поддержания гигиены тела, приготовления пищи, уборки помещений и т.д.

По среднестатистическим оценкам, человеком ежедневно потребляется из источников, близких к дому, примерно 25 л воды. В квартирах с водопроводом, но без ванны, — от 40 до 70 л, а в квартирах со всеми удобствами от 250 до 400 л.

Общее суммарное потребление воды в сутки в Лондоне составляет 300 л на человека, в Москве — 380 л (однако 20% воды в Москве не доходит до потребителя из-за утечек). Широко используется пресная вода на производстве и в сельском хозяйстве.

Во многих странах Азии, Африки и Латинской Америки ощущается острый недостаток воды. Здесь обеспечение самых минимальных потребностей людей в питьевой воде — большая проблема. Вместе с тем недостаточно высоко ее качество.

Свыше 1 млрд человек на планете не имеет доступа к чистой воде.

В результате употребления недостаточно чистой воды ежегодно умирает от болезней более 2 млн человек, из них — 60% детей. Почти 75 % заболеваний и эпидемий обусловлено употреблением непригодной с гигиенической точки зрения воды.

3. Ископаемые ресурсы

За последние 30 лет человечество израсходовало столько же минерального сырья, сколько за всю историю своего существования! Потребности в нем ежегодно возрастают во всех странах. К 2000 г. потребность в меди (принимая уровень 1970 г. за 100%) возросла в 4,8 раза; бокситах и цинке — в 4,2; никеле — в 4,7; нефти — в 5,2; газа — в 4,5 и угле — в 5 раз.

По данным, опубликованным в 1992 г., продолжительность обеспечения мировых потребностей известными запасами полезных ископаемых (при потреблении на уровне 1992 г.) выглядит следующим образом: железо — 63 года, алюминий — свыше 60 — 70 лет, титан — свыше 300 лет, хром — свыше 50 лет, ванадий — свыше 300 лет, марганец — 170 лет, платина — 90 лет, кобальт — 25 лет, никель — 100 лет, тантал — 45 лет, вольфрам — 40 лет. По данным 1996 г. [81], свинца хватит на 22 года, меди — на 28 лет, цинка — на 20 лет, олова — на 37 лет, молибдена — на 44 года, золота — на 17 лет, серебра — на 19 лет.

Ограниченность минеральных ресурсов ставит серьезную проблему создания ресурсосберегающих и энергосберегающих промышленных технологий.

3. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

Загрязнение окружающей среды.Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде.

3.1. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ

Вещества, отрицательно действующие на организмы и ведущие к заболеваниям, обычно объединяют в несколько групп. Важнейшие из них:

а) канцерогены - (лат. канцер ~ рак, генезис—происхождение) вызывают злокачественные новообразования. В настоящее время известно около 500 таких веществ. К наиболее сильным из них относятся бепзо(а)нирен и другие полициклические ароматические углеводороды, а также ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи, радиоактивные изотопы, эпоксидные смолы, нитриты, нитрозами-ны,асбестидр.;

б) мутагены ~ (лат. мутацио - изменение, перемена) вызывают изменения числа и структуры хромосом. К ним относятся: рентгеновское облучение, гамма-лучи, нейтроны, оеизо(а)пирен. колхицин. некоторые вирусы и др.;

в) тератогены (греч- терас, тератос — чудовище, урод) - вещества, вызывающие пороки индивидуального развития, уродства. Тератогеном может быть практически любой фактор, действие которого превышает оптимальный уровень. Часто в качестве те-ратогенов выступают мутагены, а также такие загрязнители, как пестициды, удобрения, шум и т. п.

Иногда выделяют также змбриогены (греч. эмбрион — зародыш) - вещества, вызывающие нарушения эмбрионального развития. В качестве эмбриогенов часто выступают тератогены, мутагены и другие вещества (например, алкоголь, наркотики и т. п.).

1. Опасные неорганические вещества.

Алюминий - Гибель нервных клеток, паралич сердечной мышцы.

Мышьяк - Раковые заболевания, рак кожи

Кадмий – паралич, заболевания цнс, цироз печени. Воздействие кадмия на организм приводит к нарушению работы почек и вызывает необратимые изменения в скелете. Самые ранние симптомы его — поражение почек, нервной системы, половых органов. Позднее возникают острые костные боли в спине и ногах. Типично также нарушение функции легких.

Медь – нарушение функций мозга, шизофрения,  ЗН,

Хром (6 валентный) - нарушение углеводного обмена, ЗН,

Фтор – кариез или флюороз зубов,

Свинец – заболевания ЦНС, энцефалопатия, лейкимия.

Отравление человека ртутью известно как болезнь Минимато.

 

2. Опасные дли здоровья органические вещества

1.  Вредное воздействие нитратов на организм человека

  1.  Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы вос
    станавливаются до нитритов, которые взаимодействуют с гемо
    глобином крови и окисляют в нем двухвалентное железо в трех
    валентное. В результате образуется вещество метгемоглобин, кото
    рый уже не способен переносить кислород. Поэтому нарушается
    нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипо
    ксия), вследствие чего накапливается молочная кислота, холесте
    рин и резко падает количество белка.
  2.  Особенно опасны нитраты для грудных детей, так как их фер
    ментная основа несовершенна и восстановление метгемоглобина
    в гемоглобин идет медленно.

3. Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) ки
шечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядо
витые вещества — токсины, в результате чего происходит токси-
кация, т. е. отравление организма. Основными признаками нитрат
ных отравлений у человека являются:

а) синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек;

б) тошнота, рвота, боли в животе;

в) понос, часто с кровью, увеличение печени, желтизна белков
глаз;

г) головные боли, повышенная усталость, сонливость, сниже
ние работоспособности;

д) одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери со
знания;

е) при выраженном отравлении — смерть.

  1.  Нитраты снижают содержание в пище витаминов, которые
    входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормо
    нов, а через них влияют на все виды обмена веществ.
  2.  У беременных женщин происходят выкидыши, а у мужчин —
    снижение потенции.
  3.  При длительном поступлении нитратов в организм человека
    (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода,
    что приводит к увеличению щитовидной железы.
  4.  Установлено, что нитраты в значительной степени влияют на
    возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте.
  5.  Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в
    результате чего понижается кровяное давление.

Ученые полагают, что в организме человека нитраты превращаются и в другие нитросоединения, прежде всего в нитроамины.

Нитроамины способствуют образованию злокачественных опухолей и могут быть причиной 70 — 90% случаев онкологических заболеваний, возникновение которых приписывают действию факторов окружающей среды.

Пути попадания нитратов в организм человека

Нитраты попадают в организм человека различными путями:

1) через продукты питания:

а) растительного происхождения,

б) животного происхождения;

  1.  через питьевую воду;
  2.  через лекарственные препараты.

Часть нитратов может образоваться в самом организме человека при его обмене веществ. Нитраты поступают в организм человека также с водой, которая является одним из основных условий нормальной жизни человека. Загрязненная питьевая вода вызывает 70 — 80 % всех имеющихся заболеваний, которые на 30% сокращают продолжительность жизни человека. По данным ВОЗ, по этой причине заболевает более 2 млрд человек на Земле, из которых 3,5 млн умирает (90 % из них составляют дети младше 5 лет). В питьевой воде из подземных вод содержится до 200 мг/л нитратов, гораздо меньше их в воде из артезианских колодцев.

Нитраты попадают в организм человека также через табак. Выяснено, что некоторые сорта табака содержат до 500 мг нитратов На 100 г сухого вещества.

Способы снижения влияния нитратов в растениях на организм человека

1. Количество нитратов снижается при термической обработке овощей

  1.  Так как нитратов больше в кожуре овощей и плодов, то их (особенно огурцы и кабачки) надо очищать от кожуры, а у пряных трав выбрасывать стебли и использовать только листья.
  2.  Хранить овощи и плоды надо в холодильнике, так как при температуре 2 "С невозможно превращение нитратов в более ядовитые вещества — нитриты.
  3.  Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека, надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту) и витамин Е, так как они снижают вредное воздействие нитратов и нитритов.

 Опасные дли здоровья органические вещества

Среди органических соединений наиболее опасны галогенированныс углеводороды и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Галогенированные углеводороды. К -этой группе относятся органические соединения, в которых один или несколько атомов углерода замещены хлором, бромом, йодом или фтором, Наиболее распространены хлорированные углеводороды. Многие из них весьма устойчивы, легко поглощаются организмами и усиленно накапливаются в отдельных органах и тканях. К ним относятся поливннилхлорид. или ПВХ; полихлорированные бифенилы, или ПХБ, ДДТ (пестицид), тетрахлорфснол и тет-рахлорэтилен (растворители). В эту же группу входят сильноядовитые вещества - диоксины. Рассмотрим кратко некоторые из названных углеводородов.

Наиболее распространенный полимер — полиэтилен (около 40% производства пластмасс) используется для упаковки товаров, в производстве посуды, крышек для консервирования, при изготовлении игрушек, мебели, строительных материалов. Он долго не разлагается.

Не рекомендуется в изделия из полиэтилена наливать горячую воду, так как при повышенных температурах более активно мигрируют низкомолекулярные соединения и их количество может превысить допустимый уровень, т.е. сделать воду небезопасной для здоровья человека. Нецелесообразно хранить в полиэтилене и хлебобулочные изделия, особенно черный хлеб.

Другой синтетический полимер — полиамид используется для производства текстильных волокон и как компонент твердых пластмасс.

Полистирол (15% производства пластмасс) применяется для изготовления посуды, игрушек, облицовочных плиток, мыльниц, линеек и т. п.

Тефлон — одно из торговых названий политетрафторэтилена. Сковородки с тефлоновым покрытием нельзя перенагревать (образуются ядовитые пары). Нельзя применять сковородки с поцарапанным покрытием, так как частицы тефлона могут попасть с такой посуды в пищу, а кроме того, места с нарушенным тефлоновым покрытием особенно легко перенагреваются.

Вторым по значимости после полиэтилена является поливи-нилхлорид (ПВХ).

Большую опасность для здоровья представляют изделия из ПВХ: половые покрытия, окна, двери, жалюзи, кабели, трубы, скатерти, упаковочный материал, посуда, игрушки, изоляционные материалы, различные канцелярские и школьно-письменные принадлежности, некоторые детали автомобилей, медицинские инструменты и др. Около 40 % пластмассовых изделий выполнены из ПВХ. Ви-нилхлорид относится к профессиональным канцерогенам, он официально признан веществом первой группы опасности, воздействие которого может привести к возникновению раковых опухолей у человека (в частности, опухоли мозга, печени, легких). Винилхлорид является еще и нейротропным ядом, оказывающим пагубное влияние на нервную систему.

При сгорании ПВХ, в частности при пожаре, сначала выделяется угарный газ, потом пары соляной кислоты и, наконец, диоксины. Ядовитая пыль оседает на стенах, потолке и еще долго остается в воздухе. При сжигании 1 кг ПВХ образуется около 50 мкг диоксинов. Этого количества достаточно для развития раковых опухолей у 50 тыс. лабораторных животных. Поэтому во многих странах (в США, Франции, Швейцарии, Бельгии) уже отказались от использования ПВХ-упаковки в пищевой промышленности и торговле, запрещают применение ПВХ-материалов в жилом секторе строительства.

Пластификаторы — вещества из группы фталатов, как правило, диэтилфталат или дибутилфталат. Они «плавают» в ПВХ, не образуя прочных химических связей, поэтому легко выделяются, в частности при облизывании ребенком игрушки, сделанной из этого материала. Предельно допустимая норма фталатов в организме человека — около 45 мкг на 1 кг массы. Ребенок же, грызя зубное колечко из ПВХ, за 3 ч съедает 2219 мкг фталатов на 1 кг массы, т. е. в 50 раз больше нормы.

Фталаты негативно влияют на нервную систему — ребенок становится нервным, раздражительным, иногда даже агрессивным. Воздействуя на дыхательные пути, вещества из группы фталатов вызывают спазмы, могут способствовать возникновению хронического тонзиллита (воспаления миндалин), астмы. Врачи выяснили, что попадание фталатов в организм детей приводит к хроническим заболеваниям, проявляющимся в зрелом возрасте. Фталаты провоцируют серьезные поражения печени и почек, иммунной и репродуктивной систем: уменьшение количества сперматозоидов, бесплодие и выкидыши, рак и даже генетические изменения.

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) Только в 60-х годах были открыты сильно выраженные токсические свойства ПХБ и их способность накапливаться в различных органах (почках, селезенке, печени) и в материнском молоке. Нередко этот загрязнитель приводит к смертельному исходу. - Последнее проявилось в виде тяжелых кожных заболеваний, получивших название хлоракне. Эта болезнь сопровождается длительными гнойными процессами, поражением печени, почек, поджелудочной железы, нервной системы. Не исключается возможность мутагенных процессов, а также изменения кожных пигментов у новорожденных детей (темнокожесть).

Диокснны. Вещества этой группы являются продуктом преобразования галогенированиых углеводородов. Этот сильнейший из известных ядов в последнее время привлекает все большее внимание. К настоящему времени установлено канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие диоксина. Кроме этого, диоксин серьезно влияет на способность к деторождению. Яд поступает в организм человека разными путями: через кожу, при дыхании, с пищей. Он относится к сверхтоксичным и наиболее опасным органическим веществам. Время его полураспада составляет 10 20 лет (в человеческом организме несколько меньше), Диоксин накапливается в основном в жировых тканях и наиболее интенсивно поражает кожные покровы, печень, некоторые ткани. Кроме того. Он вызывает заболевание типа «хлоракне».

Фенол и его производные. Эти вещества также входят в группу широко распространенных сильноядовитых. Вдыхание паров фенола обычно ведет к раздражению слизистых оболочек, контакт с кожей вызывает ожоги. Отравление фенолом нередко заканчивается поражением печени, почек, изменением крови. Оказывает отрицательное действие на наследственность. Есть сведения о его канцерогенных и тератогенных свойствах.

3. 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ

1. РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ

Одним из мощных факторов, разрушающих здоровье человека, является повышенное радиоактивное излучение.

Человек привык жить в условиях естественного фонового радиоактивного облучения. Однако повышенное облучение приводит к снижению иммунитета, раковым заболеваниям, лучевой болезни. Еще сильнее влияет на здоровье употребление пищи, зараженной радиоактивными веществами.

приведем некоторые данные об уровне радиоактивного облучения в современных условиях:

просмотр (1,5 ч) одного хоккейного матча по телевизору — 1 мкбэр;

фоновое излучение за год (Ф = 15 мкР/ч) — 130 мбэр;

фоновое излучение за 70 лет жизни — 9,2 бэр;

допустимое облучение населения за год — 500 мбэр;

флюорография — 0,05 бэр;

нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни — 100 бэр;

тяжелая степень лучевой болезни (погибает 50% облученных) — 450 бэр.

Ежегодная доза радиоактивного облучения населения превышает дозу его фонового облучения в 5 раз.

Радон

Инертный радиоактивный газ радон образуется при распаде урана-238, тория-232 и радия-226, содержащихся в почвах и многих минералах. Земля, на которой стоят дома, строительные материалы, из которых они сделаны, могут выступать мощными источниками радона. Просачиваясь через фундамент и пол из грунта или высвобождаясь из материалов, использованных при строительстве, он накапливается в помещениях, особенно на первых этажах, в результате чего зачастую возникают довольно высокие уровни радиации. В Швеции и Финляндии были обнаружены строения, внутри которых концентрация радона в 5000 раз превышала его содержание в наружном воздухе. Опасен не только радон, но и его дочерние продукты — естественные радиоактивные аэрозоли. При дыхании они попадают в легкие, прикрепляются к тканям; происходит внутреннее облучение человека а-частицами. Медицинские последствия этого выражаются в росте числа онкологических заболеваний. По данным научного Комитета ООН по воздействию атомной радиации, около 20 % всех заболеваний раком легких может быть обусловлено воздействием радона и продуктов его распада.

2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ

За несколько последних десятилетий сформировался новый фактор окружающей среды — электромагнитные поля (ЭМП) антропогенного происхождения — электросмог.

Особенно резко напряженность полей возросла вблизи линий электропередачи (ЛЭП), радио- и телестанций, средств радиолокации и радиосвязи (в том числе мобильной и спутниковой), различных энергетических и энергоемких установок, городского электротранспорта. За последние годы в городах число разнообразных источников ЭМП во всем частотном диапазоне (вплоть до десятков ГГц) резко увеличивается. Это и радиотелефоны (системы сотовой связи), радары ГАИ, микроволновые печи, компьютеры и т.д.

Воздействие

Среди зарегистрированных последствий воздействия электромагнитного загрязнения на человека — повреждение основных функций организма, в том числе поражение сердечно-сосудистой, пищеварительной систем, развитие психических расстройств и др.

Результатом продолжительного воздействия ЭМП даже относительно слабого уровня могут быть раковые заболевания, изменение поведения, склонности к развитию стрессорных реакций, бессонница, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, бронхит, астма, угнетение половой функции, аритмия, мигрень, хроническая усталость и многие другие состояния, включая повышение уровня самоубийств в крупных городах. Доказано, что воздействие ЭМП негативно сказывается на кровообращении головного мозга.

По некоторым данным, значительная часть случаев инфаркта миокарда в крупных городах вызвана скачками мощных низкочастотных техногенных электромагнитных полей.

Гигиенические нормативы разрешают работнику находиться в зоне воздействия электрического поля с частотой 50 Гц и Е = 10 кВ/м не более 3 ч, а для Е = 20 кВ/м и выше не более 10 мин в день. Жить близко от ЛЭП опасно.

Ученые установили, что постоянное нахождение людей в условиях низкочастотного магнитного поля с индукцией 0,3 — 6 мкТл приводит к астении, уменьшению полового влечения, меланхолии, появлению депрессии и раздражительности.

Источниками опасных магнитных полей в наших квартирах являются все сильноточные приборы: грили, утюги, вытяжки, холодильники, телевизоры, компьютеры и блоки питания, общий силовой кабель подъезда или лифта.

1. Пальма первенства в списке опасных приборов принадлежит приборам для приготовления пищи — электроплите и микроволновой печи. Высокие значения магнитного поля регистрируют также у посудомоечных машин и стиральных машин с сушкой белья.

Зона риска бытовых приборов

Источник магнитного поля

Зона риска

Холодильник

1,2 м от двери 1,5 м от задней стенки

Электрогриль

1,4 м

Телевизор

1,1 м от экрана 1,2 м от боковой стенки

Электронагреватель

0,3 м

Торшер, две лампы по 75 Вт

0,03 м от провода

Электродуховка

0,4 м от передней стенки

2. В электропоездах (электричках, метро, трамваях, троллейбусах) уровень ЭМП превышает естественный фон в сотни тысяч раз, а напряженность магнитного поля может достигнуть 10 мТл и превысить безопасный уровень в 5000 раз. Воздействие таких полей может служить пусковым механизмом для патологических процессов у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, и может привести к инфаркту.

Определенную опасность представляют электромагнитные излучения сверхвысоких частот, которые способствуют повышенной утомляемости или, в зависимости от индивидуальных особенностей организма, излишней возбудимости, а также при воздействии сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения на глаза, развитию катаракты.

3. Следующим источником мощного электромагнитного излучения являются карманные радиотелефоны сотовой связи. Бытовые бесшнуровые телефоны опасности не представляют. Для радиотелефонов ручного пользования мощность излучения находится в пределах от десятых долей ватта до 10 Вт.. Воздействие таких ЭМП на мозг приводит к раку мозга (с этим столкнулись в США в начале 90-х годов XX в.), гормональным заболеваниям, повышению давления, сердечно-сосудистым эффектам и изменению поведения.

Был проведен эксперимент в течение месяца, в ходе которого 20 добровольцев 6 дней в неделю по 2 ч в день использовали стандартный сотовый телефон. В результате у них наблюдалось устойчивое снижение гормона, отвечающего за работу щитовидной железы. При этом уменьшалось потребление кислорода, снижалась скорость обменных процессов. Внешние признаки этого — выпадение волос, сухая одутловатая кожа с желтоватым оттенком, хриплый голос.

4. Компьютеры создают электромагнитные излучения широкого спектра: рентгеновское, ультрафиолетовое, высокочастотное (10 — 300 МГц), низкочастотное (5 Гц—300 кГц) и электростатическое поле.

Главную опасность для пользователей представляют электромагнитное излучение монитора в диапазоне частот 20 Гц—300 МГц и статический электрический заряд на экране. По обобщенным данным, у работающих за монитором от 2 до 6 ч в сутки функциональные нарушения центральной нервной системы происходят в среднем в 4,6 раза чаще, чем в контрольных группах; болезни сердечно-сосудистой системы — в 2 раза чаще; болезни верхних дыхательных путей — в 1,9 раза чаще; болезни опорно-двигательного аппарата — в 3,1 раза чаще.

Наиболее уязвимы для электромагнитных полей нервная, иммунная и половая системы. Причем вредное воздействие, подобно радиации, с годами накапливается. По крайней мере, эксперименты на животных показали, что при длительном контакте с интенсивным источником электромагнитного излучения возникают серьезные заболевания центральной нервной системы, лейкозы, опухоли мозга, гормональные нарушения.

Электромагнитные волны даже низкой интенсивности нарушают «общение» между клетками мозга — нейронами. Давно замечено, например, что люди, живущие вблизи высоковольтных линий электропередач и ретрансляторов, часто жалуются па раздражительность, нетерпеливость. У некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память. Возникают жалобы на бессонницу и быструю утомляемость, снижается иммунитет, тяжелее протекают инфекционные заболевания. В крови увеличивается содержание адреналина, интенсивнее свертывается кровь - а это прямой путь к инсультам и инфарктам.

Недавние исследования показали, что электромагнитные поля провоцируют аутоиммунные заболевания (к ним относятся псориаз, витилиго, рассеянный склероз и многие другие недуги, всего их известно больше двадцати), когда антитела принимают «свои» клетки за «чужие» и начинают их истреблять.

Электромагнитное излучение негативно влияет на половую функцию. Есть сведения, что интенсивные поля могут быть причиной преждевременных родов, нарушений в развитии и даже врожденных уродств, если будущая мама подверглась их воздействию на ранних сроках беременности. У мужчин возможны проблемы с потенцией.

Кроме того в группе риска находятся пользователи сотовых телефонов. Имеются сведения о возможности опухолевого поражения мозга, причем сторона поражения коррелирует с местом приложения сотового телефона. Особому риску подвергаются люди, разговаривающие по сотовому телефону внутри автомашины, поскольку металлический корпус автомобиля служит резонатором и многократно усиливает дозу поглощенного излучения.

3. ШУМОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Значительный и продолжительный шум приводит к снижению производительности труда, преждевременному расстройству и разрушению слухового аппарата, сердечно-сосудистым заболеваниям (гипертонии, аритмии), поражению нервной системы, язвенной болезни и другим расстройствам. Наиболее распространенные симптомы шумового влияния — раздражительность, усталость, рассеянность и, как следствие, невроз. Шум обостряет хронические заболевания. Любопытно, что во время сна шум оказывает еще более негативное воздействие, чем в часы бодрствования.

Интенсивность акустических колебаний звука измеряется по логарифмической шкале в децибелах (дБА) и отражает величину давления, которое оказывают звуковые волны на барабанную перепонку человеческого уха. Шум в 0 дБА создает зимний лес в безветренную погоду. Отдых и сон считаются полноценными, когда шум не превышает 25 — 30 дБА. В учреждениях и на предприятиях шум достигает 40 — 60 дБА. На шумных предприятиях некоторые категории людей работают при шуме до 70 дБА. Кратковременно допустим шум в 80 дБА. Более сильный шум вреден. Болевой порог лежит обычно в пределах 120 — 130 дБА, за которым возможно непосредственное повреждение слухового аппарата.

В соответствии с санитарными нормами уровень шума около зданий в дневное время не должен превышать 55 дБА, а ночью (с 23 до 7 ч утра) — 45, в квартирах— соответственно 40 и 30 дБА.

Высота звука определяется частотой звуковых колебаний и измеряется в герцах (Гц), т.е. числом периодов (колебаний) в секунду. В диапазоне слышимых человеком звуков (от 16 до 20 тыс. Гц) самое неблагоприятное воздействие на человека оказывает шум, в спектре которого преобладают высокие частоты (выше 800 Гц); ультразвук (колебания с частотами выше 20 кГц) и инфразвук (колебания с частотами от 1 до 16 Гц) не воспринимаются человеческим ухом, но они также могут оказывать неблагоприятное воздействие. По данным австрийских исследователей, «шумовое загрязнение», характерное сейчас для больших городов, сокращает продолжительность жизни их жителей на 10—12 лет.

Реакция организма на акустические воздействия разной интенсивности

Источник акустического воздействия

Уровень звука, дБА

Реакция организма на длительное акустическое воздействие

Шум листвы, прибоя

20

Успокаивает

Средней силы звуки в квартире, классе

40

Гигиеническая норма

Шум внутри здания, расположенного на магистрали

60

Появляются чувство раздражения, утомляемость, головная боль

Телевизор

70

Поезд (в метро и на железной дороге)

80

Кричащий человек

80

Мотоцикл

90

Дизельный грузовик

90

Летящий реактивный самолет на высоте 300 м

95

Постепенное ослабление слуха, болезнь нервно-психического стресса (угнетенность, возбужденность, агрессивность), язвенная болезнь, гипертония

Шум на текстильной фабрике

ПО

Звук плейера

114

Вызывает звуковое опьянение наподобие алкогольного, нарушает сон и психическое здоровье, ведет к глухоте

Ткацкий станок

120

Отбойный молоток

120

Реактивный двигатель (при взлете на расстояние 25 м)

140—150

Шум на дискотеке

175

Установлено, что интенсивность шума (в дБА) транспортных средств составляет:

легкового автомобиля — 65 — 80;

автобуса — 80 — 85;

грузового автомобиля — 80 — 90;

обычного поезда — 95—100;

самолета на взлете — 110—130;

крупного реактивного самолета — 155—160.

Здоровые барабанные перепонки без ущерба могут переносить шум плейера в 110 дБ максимум 1,5 мин. Французские специалисты отмечают, что нарушения слуха в век плейера активно распространяются на молодых людей, и после плейера эти люди вынуждены будут перейти к слуховым аппаратам. Даже низкий уровень громкости мешает концентрации внимания при умственной работе. Музыка, пусть совсем тихая, снижает внимание ученика при выполнении домашнего задания. Когда звук нарастает, организм в большом количестве производит гормоны стресса, например, адреналин. При этом сужаются кровеносные сосуды, замедляется работа кишечника. В дальнейшем все это может привести к нарушениям работы сердца и кровообращения. Эти перегрузки — причина каждого 5 — 10-го инфаркта.

Первый симптом ухудшения слуха называется «эффектом званного ужина». На многолюдном вечере человек перестает различать отдельные голоса, не может понять, почему все смеются. Человек начинает избегать многолюдных встреч, что ведет к его социальной изоляции. Многие люди с нарушенным слухом впадают в депрессию и даже страдают иногда манией преследования.

Как показали исследования, неслышимые звуки также могут оказать вредное воздействие на здоровье человека.

Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психическую сферу человека: поражаются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, появляется ощущение ужаса, растерянности, тревоги, испуга, страха. По мнению ученых, именно инфразвуками, неслышно проникающими сквозь самые толстые стены, вызываются многие нервные болезни жителей крупных городов. Давно подмечено, что животные начинают беспокоиться задолго до первых признаков землетрясения или извержения вулкана. Ученые считают, что в основе такого поведения лежат инфразвуки, издаваемые подземной стихией, которые и вызывают у животных панику.

Ультразвуки, занимающие заметное место в гамме производственных шумов, также опасны. Механизм их действия на живые организмы крайне многообразен. Особенно сильно их отрицательному воздействию подвержены клетки нервной системы.

Шум обладает кумулятивным эффектом, то есть акустическое раздражение, накапливаясь в организме, все сильнее угнетает нервную систему. Несмотря на то, что со временем развивается привычка к шуму (у людей, связанных с «шумным производством», а также у жителей, чьи окна выходят на проезжую часть улиц, либо чьи дома расположены вблизи железнодорожных вокзалов или аэропортов), фнзиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна. Это означает, что шум совершает свое разрушительное действие, несмотря на то, что человек к нему привык и как бы его не замечает.

Шум стал бедствием современного мира и, по мнению ряда ученых, самым нежелательным продуктом технической цивилизации. По воздействию на организм он иногда даже более вреден, чем химическое загрязнение.

3. Биологическое загрязнение

1. Чрезвычайно опасными являются биологические загрязнения, которые вызываются патогенными микроорганизмами. Такие эпидемии, как холера, оспа, чума вызываются бактериями, грипп, СПИД — вирусами. Недостаточно очищенные и обезвреженные бытовые сточные воды содержат большой комплекс патогенных микроорганизмов, вызывающих кожные, кишечные, глистные заболевания. Однако бактерии содержатся повсеместно и жизнь на земле была бы не возможна без этих одноклеточных микроорганизмов, помогающих разлагать и утилизировать органические остатки.

2. Более того, существуют непатогенные или условно-патогенные микроорганизмы, которые в качестве биотопа (места обитания) избрали организм человека. Так, полости рта, носа, толстого кишечника, влагалища являются местом обитания многих микроорганизмов, которые не только не вредят человеку, но и стимулируют его защитные силы, способствуют перевариванию остатков пищи, вырабатывают витамины. Однако превышение нормы при неблагоприятных для человека условиях (изменение температуры окружающей среды, снижение иммунитета и пр.) количества этих микроорганизмов изменяет соотношение микроорганизмов, приводя к дисбактериозу, а это уже болезнь. При этом условно-патогенные организмы, которые в норме являются сапрофитами (такие, как дрожжеподобные грибки — кандиды и некоторые вирусы) вызывают заболевания — кандидозы и ОРВИ соответственно.

3. В отдельную группу стоит отнести лекарственные загрязнения. Некоторые лекарственные препараты даже в терапевтической дозе оказывают неблаготворное влияние на организм человека. Такие препараты, как амидопирин, фенацетин запрещены к производству, так как являются выраженными канцерогенами. Антибиотики тетрациклинового ряда обладают ототоксичеким эффектом. При неправильном подборе дозы, они, поражая слуховой нерв, вызывают глухоту. А прием тетрациклина во время беременности может вызвать глухоту у новорожденного ребенка. Кроме того, многие антибиотики поражают биоценоз кишечника и других внутренних сред организма, вызывая дисбактериозы и кандидозы.

К особому виду загрязнений относятся загрязнения внутренней среды организма за счет использования в пищу нетрадиционных продуктов питания, в том числе белка микробного происхождения, выращенного на различном сырье. В качестве микроба-продуцента предлагают к использованию условно-патогенные грибы кандида альбиканс, а в качестве среды культивирования — нормальные парафины нефти. В этом случае внутренняя среда организма человека может подвергнуться загрязнению нетрадиционными для нее жирными кислотами с нечетным количеством атомов углерода, нетипичными для макроорганизма аминокислотами, остаточными количествами среды культивирования, а также антигенными детерминантами микроба-продуцента, что может привести к различным заболеваниям, в том числе к кандидозам.

В последнее время широко обсуждается вопрос, связанный с загрязнением внутренней среды человека чужеродным генетическим материалом, получаемым организмом при употреблении в пищу продуктов, полученных с применением технологии генной инженерии.

Эти продукты называются трансгенными. Их получают из растений, в клетку которых вмонтирован чужеродный ген. Эти растения ничем не отличаются от своих «собратьев», за исключением одного гена, который наделяет растение каким-то новым качеством. В частности, благодаря «особому» гену колорадский жук не ест картошку, растения не болеют, помидоры подолгу, не перезревая, висят на кусте и т.д. 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

 

В XX в. мощность, используемая человеком на отопление, освещение, транспорт, промышленное и сельскохозяйственное производство, обработку и передачу информации и т.п., достигла в среднем 2 — 3 кВт/чел.

На душу населения современный человек затрачивает почти в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек.

Так, в США удельная мощность потребления невозобновимых ископаемых ресурсов энергии на одного человека превышает 10 — 12 кВт/чел.

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

В настоящее время свои энергетические потребности человечество удовлетворяет в основном за счет углеродсодержащих видов топлива (каменного угля, нефти, газа, дров, сланцев, торфа) и урана.

С 1973 по 1998 г. глобальное потребление энергоносителей возросло в 5 раз.

Разведанные запасы каменного угля оцениваются в 1280 млрд т, нефти — 137 млрд т (1993 г.) (66% на Среднем Востоке), газа — 142 трлн м3 (40% в Восточной Европе и СНГ, 36% — в России, 32% — на Среднем Востоке (данные на 1993 г.)).

Прогнозируемые (неразведанные) запасы нефти в 1993 г. оценивались в 100—120 млрд т, угля — 3860 млрд т, газа — 400 трлн м3, в том числе в России 236 трлн м3. В 1995 г. добыча нефти составляла 3,32 млрд т в год (Средний Восток давал 30% добычи, СНГ — 13, Россия -11, США - 11%), газа - 2,3 трлн м3 (СНГ - 35, Россия — 29, США — 25 %). В 2000 г. добыча нефти возросла до 3,5 млрд т.

Таким образом, при современном уровне добычи нефти и газа их запасы кончатся после 2050 г.

Запасы урана 235U, который используется в качестве топлива для реакторов на тепловых нейтронах, будут исчерпаны к 2050 году.

Альтернативные источники энергии — энергия ветра, солнца, геотермальная энергия (энергия горячих подземных вод), энергия течений — пока вносят незначительный вклад в мировое производство энергии.

Важную роль в жизни населения развивающихся стран играют дрова. По данным ФАО, в 1998 г. более 2 млрд человек в странах Азии, Африки и Латинской Америки (примерно до 90% сельского и более 30% городского населения) для приготовления пищи и обогрева используют древесину. На эти цели в развивающихся странах расходуется 80 % древесины.

2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ

В типичной тепловой электростанции (ТЭС) происходит сжигание углеродсодержащего топлива, и под действием этого тепла в котле возникает пар с температурой Т= 600 °С, который приводит в движение турбину, связанную с ротором трехфазного синхронного генератора.

Недостатки:

1. Необходимость использования проточной воды, которая от пара нагревается, приводит к тепловому загрязнению окружающей среды. Кроме того, создание, передача и использование электрической энергии ведут к электромагнитному загрязнению окружающей среды. В результате теплового загрязнения воздушной среды температура вокруг ТЭС повышается на 3°С, что приводит к повышению туманности атмосферы и возникновению смога. Тепловое загрязнение водной среды приводит к снижению содержания растворенного кислорода в воде и развитию процессов эвтрофикации.

2. Сжигание углеродсодержащих топлив приводит к появлению двуокиси углерода СО2, которая выбрасывается в атмосферу и способствует созданию парникового эффекта.

3. Наличие в сжигаемом угле добавок серы приводит к появлению окислов серы, они поступают в атмосферу и после реакции с парами воды в облаках создают серную кислоту, которая с осадками падает на землю. Так возникают кислотные осадки с серной кислотой.

3. Другим источником кислотных осадков являются окислы азота, которые возникают в топках ТЭС при высоких температурах (при обычных температурах азот не взаимодействует с кислородом атмосферы). Далее эти окислы поступают в атмосферу, вступают в реакцию с парами воды в облаках и создают азотную кислоту, которая вместе с осадками попадает на землю. Так возникают кислотные осадки с азотной кислотой. Общее количество выбросов оксидов серы и азота в мире ежегодно составляет 250 млн. т. В России отмечены случаи выпадения осадков с pH =2,3, что соответствует кислотности уксуса. В России очаги приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск.

ТЭС на угле, вырабатывающая электроэнергию мощностью 1 ГВт = 109 Вт, ежегодно потребляет 3 млн т угля, выбрасывая в окружающую среду 7 млн т СО2, 120 тыс. т двуокиси серы, 20 тыс. т оксидов азота NO2 и 750 тыс. т золы.

3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АТОМНОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ

Важную роль во многих странах играет атомная энергетика

В 2000 г. в мире эксплуатировалось 437 энергоблоков АЭС. Электроэнергия на АЭС вырабатывается в 25 странах мира. По абсолютной мощности первое место занимают США (109 реакторов), второе — Франция (56 реакторов), третье — Япония (51 реактор), четвертое — Великобритания (35 реакторов), пятое — Россия (29 реакторов).

Удельный вес атомной энергетики в производстве электроэнергии в разных странах составлял: в нашей стране 15 %, в США — 19, Японии — 28, ФРГ — 34, Швеции — 51, Франции — 75, во всем мире — 17 %.

Использование ядерного топлива не создает на АЭС двуокиси углерода СО2, т.е. не способствует развитию парникового эффекта, а также не создает окислов серы и азота, приводящих к кислотным осадкам. Теплотворная способность ядерного топлива примерно в 2 млн раз выше, чем у углеродсодержащего топлива.

Если все АЭС в мире заменить на ТЭС (на угле), то потребовалось бы дополнительно 600 млн т угля, в окружающую среду поступило бы 2 млрд т углекислого газа, более 30 млн т оксидов азота, 50 млн т серы, 4 млн т летучей золы. Эксплуатация АЭС позволяет экономить в мире 400 млн т нефти ежегодно. Себестоимость энергии на АЭС в нашей стране в 1,5 — 2 раза меньше, чем на ТЭС. Однако в расчете на единицу производимой электрической энергии АЭС сбрасывают в окружающую среду больше тепла, чем ТЭС в аналогичных условиях. Это связано с меньшим КПД АЭС.

Тепловое загрязнение окружающей среды АЭС и ТЭС может быть весьма большим. В ФРГ рассматривался перспективный план строительства 15 АЭС и 8 ТЭС в бассейне Рейна, однако выяснилось, что когда в действие вступят все станции, температура в ряде притоков Рейна поднимется до 45 °С, и всякая жизнь в них будет уничтожена.

Кроме того, наличие большого количества АЭС приведет к переработке (остекловывание отходов и захоронение в глубинных стабильных геологических формациях), транспортировке и захоронению в шахтах или на дне моря больших количеств продуктов радиоактивного распада, способных уничтожить все человечество. Опасность для людей представляют и аварии на АЭС, сопровождающиеся выбросом радиоактивных продуктов распада в атмосферу.

Чернобыльская катастрофа.

Неизгладимое впечатление на человечество произвела катастрофа на Чернобыльской АЭС. Из-за недостатков конструкции реактора и ошибочных действий персонала в 1 ч 24 мин ночи 26 мая 1986 г. вышел из-под контроля реактор РБМК четвертого блока, раздался взрыв, начался пожар и из 180 т радиоактивного топлива в воздух взлетело около 63 кг радиоактивных продуктов деления, что примерно в 100 раз превышает количество продуктов деления (740 г) в атомной бомбе, взорванной над Хиросимой. Сотни тысяч человек подверглись радиоактивному облучению. Период полураспада некоторых изотопов, получившихся в результате деления урана, например 1311, весьма мал (8 сут.), а некоторых (стронций 90Sr) превышает 28 лет. В результате территория вокруг Чернобыльской АЭС на 300 лет стала опасной для жизни.

Радиоактивные облака двинулись в Европу через Белоруссию, Польшу до Скандинавии и на юг через Киев, Болгарию, Турцию до Израиля.

Более 2/3 радиоактивного пепла выпало в Белоруссии и покрыло пятую часть ее территории. Смертельной угрозе подвергся генофонд нации. В течение 5 лет после катастрофы зафиксирован рост числа раковых заболеваний щитовидной железы у детей в 22 раза, в 90 раз возросло число больных саркомой (раком крови) среди взрослых. Ущерб, нанесенный Чернобылем Республике Беларусь, превышает 200 млрд дол. В результате Чернобыльской катастрофы загрязнено около 58 тыс. км2 площадей в России, где проживает 2 млн 650 тыс. человек. Наибольшее количество радиоактивно зараженных территорий расположено в Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областях. В зоне поражения оказалось 30 млн. человек.

В результате отношение мирового общественного мнения к атомной энергетике резко изменилось. Парламент Швеции принял решение о закрытии в 1998 г. первой АЭС, а к 2010 г. — последней АЭС, аналогичное решение принято в ФРГ. К 1987 г. в США с 1973 г. не построено ни одного реактора. Многие государства, в том числе Италия, отказались от строительства новых АЭС. Однако продолжают их возводить Индия, Южная Корея, Япония, Словакия, Россия, Иран, Пакистан, Бразилия, Украина, Чехия, Франция.

С целью повышения безопасности АЭС академик А.Д. Сахаров предлагал строить их под землей, подсчитав, что себестоимость строительства увеличится только на 20%. Во Франции разрабатываются безопасные реакторы с двумя защитными оболочками. Внутренняя рассчитана на давление теплоносителя, возникающее при разрушении корпуса реактора, удержание продуктов деления и ядерного топлива. Наружная предохраняет реактор от внешнего воздействия (падения самолета, террористического акта и т.п.).

4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

В нашей стране в 1993 г. на ГЭС было выработано 175 млрд кВт • ч электроэнергии — 18% общего количества, в США — 12%. Гидроэнергия непрерывно возобновляется и будет существовать до тех пор, пока энергия Солнца поступает на Землю.

Однако работа ГЭС имеет ряд экологических недостатков:

  1.  затопление земель, пригодных для сельского хозяйства
    (в частности, при строительстве каскада ГЭС на Волге);
  2.  изменение климата в зонах водохранилищ;
  3.  нарушение условий существования и нереста рыбы, сокра
    щение рыбных запасов (в частности, на Волге и Енисее);
  4.  разрушение ГЭС при военных действиях приведет к спуску
    воды водохранилища, возникновению волны высотой в десятки
    метров, которая может уничтожить города, расположенные ниже ГЭС;
  5.  строительство ГЭС приводит к наведенной сейсмичности, в
    частности в США и Индии возникали землетрясения, разрушившие ГЭС.

5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

1. Солнечная энергия. В настоящее время исследования по использованию солнечной энергии ведутся на всех континентах. В США к 2020 г. предполагают удовлетворить от 10 до 30% своих энергетических потребностей страны за счет солнечных установок, Поток солнечной энергии, достигающий земной поверхности, в 9 тыс. раз больше суммарной энергии, производимой в мире в настоящее время с помощью органических видов топлива и урана.

Солнечная энергия обладает рядом преимуществ. Она имеется повсюду, практически неисчерпаема и доступна в одной и той же форме на бесконечно долгий период времени. Чтобы обеспечить свои энергетические потребности в 2100 г., человечеству достаточно использовать меньше 0,1 % падающей на Землю солнечной энергии или сороковую часть солнечной энергии, падающей на пустыни.

 Недостатки. Однако солнечная энергия обладает низкой плотностью потока (800—1000 Вт/м2), ее интенсивность меняется в течение суток, зависит от сезона и т.д. Как падающая, так и рассеянная солнечная радиация относится к прямым видам солнечной энергии. Косвенными видами солнечной энергии являются энергия ветра, волн, приливов, тепловые градиенты океана, гидроэнергия и энергия, полученная благодаря фотосинтезу.

В Италии и США уже созданы солнечные электростанции. Их экологическими недостатками являются большие затраты материалов и нарушения экологического равновесия под солнечными батареями, занимающими площадь в несколько гектаров.

2. Биотехнологическое топливо. Одним из наиболее перспективных в будущем представляется процесс разложения воды на водород и кислород под действием солнечной радиации. Дело в том, что запасы воды на Земле практически неограниченны, а водород — это ценный химический продукт, который можно использовать в виде экологически чистого топлива, не дающего вредных отходов. Водород является лучшим топливом из всех известных видов: по теплотворности на единицу массы он в 2,6 раза превосходит природный газ и в 3,3 раза нефть или бензин. Кроме того, по мнению ряда ученых, он может передаваться по трубам на большие расстояния с затратами, близкими к стоимости передачи электрической энергии.

Извлечь водород из воды можно как электролитически, что довольно дорого, так и прямым химическим (или фотохимическим) путем. Однако видимая часть солнечного света воду практически не разлагает. Поэтому вся проблема сводится к тому, чтобы найти соответствующие катализаторы.

3. Энергия ветра. Все большее внимание привлекает использование энергии ветра, поскольку в масштабах планеты энергия ветра в 1000 раз превышает гидроэнергию. В Дании в 1997 г. вращались лопасти 4000 электростанций, использующих энергию ветра.

Дания является ведущей страной по применению энергии ветра. Национальные программы освоения энергии ветра развернуты также в Нидерландах, Канаде, ФРГ, Франции, Швеции, КНР и других странах.

Опытные работы, проведенные в ФРГ, показали, что современные оптимальные по энергетике ветроэлектростанции (ВЭС) будут иметь гигантские размеры: на 90-метровых башнях должны вращаться пропеллеры с размахом лопастей 80—100 м, которые приводят в движение роторы генераторов электрической энергии ВЭС. Башни должны отстоять друг от друга на расстоянии 300 м., поэтому ВЭС занимают сейчас большие площади.

В качестве главного экологического недостатка ВЭС отмечают генерацию ими инфразвукового шума, вызывающего постоянное угнетенное состояние, чувство дискомфорта и беспокойства. Как показывает опыт эксплуатации подобных установок в США, этот шум не выдерживают ни животные, ни птицы. Территории, где размещаются ВЭС большой мощности, оказываются практически непригодными для проживания.

В России построено 1500 ветроустановок разной мощности. В нашей стране целесообразно использовать ВЭС в Калининградской области, на побережье Каспийского и Черного морей, на Байкале, Камчатке и Сахалине, побережье Северного Ледовитого океана.

4. Геотермальная энергетика на базе термальных (горячих подземных) вод развивается достаточно интенсивно в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, где построены геотермальные тепловые электростанции. В России большие ресурсы геотермальной энергии имеются на Камчатке, Сахалине и Курильских островах, меньшие — на Кавказе. Геотермальная энергия может применяться в сельском (обогрев теплиц) и коммунальном (горячее водоснабжение) хозяйствах.

Лекция №2.

АТМОСФЕРА – НЕОРГАНИЧЕСКАЯ  ВОЗДУШНАЯ СРЕДА. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ.

 

1. Строение, состав, значение атмосферы в природе.

Атмосфера Земли   - газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосферой принято  считать область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землёй как единое целое. Масса атмосферы составляет около 5,15х1015тонн. Многочисленные наблюдения показывают, что атмосфера имеет четко выраженное слоистое строение.  

Атмосфера состоит из следующих основных слоёв:

• тропосфера - поверхностный слой Земли высотой 8-18 км. В  ней содержится 80% массы атмосферы. Высота тропосферы изменяется от 8-10 км в полярных широтах, до 12 км - в умеренных, до 16-18 км - у экватора. Тропосфера обладает турбулентностью (беспорядочным бурным перемещением слоев воздуха), в ней сосредоточен водяной пар, природная и антропогенная пыль, В результате  конденсации водяного пара на ядрах пыли образуются облака, и выпадают осадки в виде дождя, града и снега, развиваются явления погоды.  

• стратосфера ограничивается высотой 50-60 км над уровнем  моря. Для стратосферы характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры              (-56°С) до 25 км, дальше температура повышается и на уровне 46-56 км достигает 0°С. В верхней части стратосферы, на высоте 20-25 км, наблюдается   максимальная   концентрация   озона,   поглощающего большую часть ультрафиолетовой радиации солнца и  предохраняющего живую природу от её вредного действия. Озон является производной молекулярного кислорода. Образование озона происходит с помощью солнечной радиации и электрических разрядов. Толщина озонового слоя в зависимости от широты и времени года колеблется в пределах 0,23-0,52 см. Озоновый слой подвижен. Летом его больше, он выше, зимой - наоборот. Наибольшее количество озона находится в зоне тропических лесов, наименьшее - в широтах Арктики и Антарктиды;

• ионосфера достигает высоты 1000 км. Обладает повышенной ионизацией молекул газа. Этот слой предохраняет биосферу от вредного воздействия космической радиации, влияет на отражение и поглощение радиоволн. В нём возникают полярные сияния;

• экзосфера - слой атмосферы, который располагается выше 800 км и простирается до 2000-3000 км. Здесь температура превышает 2000°С, причём скорость движения газов приближается к критической величине (11,2 км/с). В этой сфере рассеяния господствуют атомы водорода гелия, образующие вокруг Земли корону, простирающуюся до высоты 20 км.  

Приземная часть атмосферы, в которой живут большинство организмов, представляет собой смесь молекулярных, диссоциированных и ионизированных газов, находящихся на разных высотах. между которыми постоянно происходят реакции, Основные составные части атмосферы подразделяются на три группы: постоянные, переменные и случайные.

К первой группе относятся: кислород (21% по объему), азот (около 78 %) и инертные газы (около 1%).

Ко второй группе относятся: диоксид углерода (0,02 - 0,04 %) и водяной пар (до 3 %).

К третьей группе относятся случайные компоненты (загрязнители).

Масса атмосферы очень мала по сравнению  с массой Земли, составляет миллионную её часть, но несмотря на это роль и значение атмосферы в природе огромно. Атмосфера обеспечивает возможность жизни на Земле: так, человек может прожить около 5 недель без пищи, 5 дней без воды, всего 5 минут без воздуха, без озонового экрана не более 7 секунд. Если учесть, что человек за сутки потребляет в среднем 1,0 кг пищи. 2,5 л воды и 12 кг воздуха, то станет ясным, что чистый воздух является наиболее важным экологическим фактором в жизни живых организмов.

Атмосфера регулирует тепловой режим Земли. Средняя температура Земли благодаря атмосфере составляет 15оС, без неё суточные колебания на нашей планете находились бы в пределах. 200°С. Атмосфера формирует климат и погоду на земле, защищает живые организмы от падающих метеоритов, распределяет потоки света. Воздух разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их, создаёт равномерное освещение, к которому адаптировано большинство живых организмов. Без атмосферы на земле царила бы тишина, так как воздух является хорошим проводником звуков. Наконец атмосфера влияет на режим рек, почвенно-растительный покров. Воздушные потоки участвуют в формировании ландшафтов.

2. Источники и состав загрязнения атмосферы.

Под загрязнением понимают привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных физико-химических и биологических веществ, агентов, оказывающих вредные воздействия на природные экосистемы и человека.

Различают естественные и искусственные (антропогенные) источники загрязнения атмосферы. Естественные загрязнения атмосферы происходят при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах (возникающих от ударов молнии), выносе морских солей, испарении болот. В атмосфере постоянно присутствует аэропланктон - бактерии (в том числе и болезнетворные), споры грибов, пыльца растений и др.  

Антропогенные загрязнения привносятся в атмосферу в результате деятельности человека. Они подразделяются на:

  1.  Биологические загрязнители - отходы производств, связанные с органическими веществами, в том числе бактерии, вирусы;
  2.  Химические - изменяющие химические свойства среды (химические элементы, кислоты, щелочи);
  3.  Механические - не взаимодействующие со средой (пыль, сажа, аэрозоль и др.);
  4.  Физические - тепловые, шумовые, световые, электромагнитные, радиоактивные;
  5.  Микробиологические - вакцина,   сыворотка, лекарство микробного происхождения.

По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90% от обшей массы выбрасываемых в атмосферу веществ.

Источники загрязнения атмосферы приведены на схеме.

Природные источники загрязнения распределены равномерно по поверхности планеты, и они уравновешены обменом веществ. Настоящую опасность представляют антропогенные источники загрязнения. Они выбрасывают в атмосферу огромное количество отравляющих веществ, и это количество растёт с каждым днём. Источников антропогенного загрязнения атмосферы, вызывающих нарушения экологического равновесия в биосфере, множество. Однако самыми значительными из них являются два: транспорт и индустрия. Тысяча автомобилей с карбюраторным двигателем в день выбрасывают около 3 т угарного газа, 100 кг оксидов азота, 500 кг соединений неполного сгорания бензина.

При сжигании горючих ископаемых (угля, нефти, газа) большая часть содержащейся в них серы превращается в диоксид серы.

Индустрия является источником поступления в атмосферу различных загрязнителей. Прежде всего, это диоксид серы, оксиды углерода, аммиак, сероводород, фенол, хлор, углеводороды, сероуглерод, серная кислота, фторсодержащие соединения, аэрозольная пыль, тяжёлые металлы, радиоактивные соединения и многие другие вредные вещества. Помимо выбросов химических веществ, серьёзными загрязнителями атмосферы являются выбросы большого количества водяного пара, шум, электромагнитные излучения, тепловое загрязнение, в том числе выбросы нагретого воздуха.

Опасные загрязнители атмосферы.

Диоксид серы (SO,) (сернистый ангидрид) — бесцветный газ с резким запахом. Образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он в первую очередь участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс S2 оценивается в 190 млн т в год. Максимальная разовая ПДК для диоксида серы составляет 0,5 мг/м, а среднесуточная — 0,05 мг/м3.

Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем - к воспалению или отеку легких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания. Раздражает дыхательные пути, вьпывает спазм бронхов, особенно при повышенной влажности воздуха. Вследствие образования серной и сернистой кислоты нарушаются углеводный и белковый обмены, окислительные процессы в головном мозге, печени, селезёнке, мышцах, снижается содержание витаминов В и С. Доказана зависимость частоты возникновения ОРЗ и хронических неспецифических заболеваний лёгких у взрослых и детей при одновременном воздействии на организм сернистого ангидрида и окиси углерода.

Сероводород бесцветный газ, ядовит, раздражающий дыхательные пути и глаза. Хроническое отравление вызывает катар верхних дыхательны): путей, бронхиты, головные боли, ослабление слуха, общую слабость, расстройство пищеварения, исхудание, малокровие, вегетососудистые нарушения. Выделяется при очистке нефтепродуктов, при разложении белковых веществ.

Окислы азота поражают альвеолярную ткань, что приводит к отёку лёгких и сложным рефлекторным расстройствам, в крови образуются нитраты и нитриты, которые действуют на артерии, вызывая разрушение сосудов и гипотонию, а также ведут к кислородной недостаточности.

Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн т в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55%, на энергетику — 28%, на промышленные предприятия — 14%, на мелких потребителей и бытовой сектор — 3% .

Аммиак. Высокие концентрации вызывают обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, рвоту, задержку мочи, резкие расстройства дыхания и кровообращения.

Азот вместе со всей группой инертных газов, разбавляет кислород до такой степени, которая необходима для нормального дыхания человека, без этого жизнь на земле была бы невозможна. Азот при высоком атмосферном давлении оказывает наркотическое воздействие на организм, что проявляется в виде головокружения, провалов в памяти. При нормальном атмосферном давлении повышенное содержание азота вьпывает явления кислородной недостаточности, первые признаки которой наступают при повышении азота до 83%, тяжёлые формы - при 90%, при 93% содержании азота в воздухе наступает смерть.

Углекислый газ по своему физиологическому действию является возбудителем дыхательного центра, в больших концентраиях оказывает наркотическое воздействие, а также раздражает кожу и слизистые оболочки. При больших концентрациях (10%. 15%) углекислота вызывает смерть от удушья, вследствие резкого снижения кислорода в воздухе. Летальный исход может быть мгновенным при большой концентрации углекислого газа (СО)), которая встречается в заброшенных колодцах, шахтах, подвалах.

Угарный газ - быстродействующий, соединяется с гемоглобином в 200-300 раз быстрее, чем кислород. Вызывает удушье, параличи, при тяжёлых формах наступает смерть. Летальный исход может наступить через несколько минут в непроветриваемом гараже при работе двигателя машин.

Винилхлорид выделяется при нагревании (от +27"С и выше) и при сжигании полиэтиленовых плёнок и пластика. Содержится он в тетропаках. Обладает концерогашьш свойством замедленного действия. Скрытый период может длиться от 10 до 15 лет.

Озон (О3) - газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений (ЛОС). Поскольку к ЛОС относят порядка 260 химических соединений, при образовании озона получаются смеси, состоящие из сотен химических веществ и называемые фотохимическим «смогом».

Асбестовая пыль способствует раковым опухолям и фиброзу легких.

Свинец выделяется с выхлопными газами автомобилей, является ядом замедленного действия. Симптомы: усталость, кишечные колики, бледность кожных покровов, по краям десен появляется тёмная ''свинцовая кайма". Повышенные концентрации вызывают у беременных женщин преждевременные роды, у мужчин - половое бессилие. В целом, свинец, попадая в организм человека, разрушает нервные клетки, вызывает параличи.

Ртуть- ядовитое вещество, содержащееся в отработанных люминесцентных лампах, приборах, промышленных отходах. Разрушает печень, почки, вызывает выкидыши у женщин. Переработкой вышедших из эксплуатации ртутьсодержащих приборов и ламп занимался специальный цех на заводе имени Баранова.

Примышленная пыль, особенно зола, содержит токсические вещества - мышьяк, ртуть, свинец.

Аэрозоли- это твёрдые или жидкие частицы, находящиеся но взвешенном состоянии в воздухе. Твёрдые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для живых организмов, у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки.  Значительная  часть  аэрозолей  образуется в  атмосфере  при взаимодействии твёрдых а жидких частиц между собой или водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. Основным источником аэрозольных загрязнений в городе Омске являются ТЭЦ, цементные заводы, сажевый завод, нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия. В своём составе аэрозоли содержат: железо, марганец, цинк, кадмий, свинец, ароматические углеводороды, соли кислот и др. вешества.

Шум - специфический загрязнитель атмосферы. Уровни шума определяются в децибелах. Порог слышимости - 0, шелест листвы - 10. шёпот - 25, акустический шум на селе 30-55. шум в городе - 30-60 - это предельно допустимые нормы. Повышенный и продолжительный шум увеличивает артериальное давление крови, вызывает рост сердечнососудистых заболеваний, снижает работоспособность, приводит к бессоннице.

Радиоактивное загрязнение. 

Радиационный фон в городе Омске на открытой местности в среднем находится в пределах от 10 до 12 микрорентген/час, в закрытых помещениях до 30 микрорентген/час, что соответствует ПДК по России- Однако в 1990-1992 годах силами Госатомнадзора при проведении мониторинга в городе Омске было обнаружено более 200 аномальных участков, на которых радиационный фон превышал допустимые нормы в тысячу раз. Зонами экологического бедствия были объявлены: 4 разъезд, 14 военный городок, улица Красный пахарь, Авиагоролок, завод керамзитожелезобетонных изделий и ряд других.

Причинами радиоактивного загрязнения на территории Омска являются: утерянные источники гамма-излучения (приборы): несанкционированно использованный металлургический шлак, загрязнённый цезием 137; завезённый для строительства гранитный щебень Айсаринского карьера (Казахстан) с содержанием в нем ураново-рудного материала; склады с минеральными удобрениями, в которых содержатся радионуклиды Ra-226 и К-40.

4. Последствия загрязнения атмосферы

Парниковый эффект.

Все виды солнечного излучения (от ультрафиолетового до инфракрасного) достигают земной поверхности и нагревают ее. Последняя переизлучает ранее накопившуюся тепловую энергию в виде ИК-излучения в Космос. Переизлученное ИК-излучение интенсивно поглощается некоторыми гадами (СО2, метан, NO, фреонами). Указанные газы, называемые парниковыми, действуют в атмосфере, как стекло в парнике: они беспрепятственно пропускают к Земле солнечную радиацию, но задерживают тепловое излучение Земли. В результате повышается температура ее поверхности, изменяются погода и климат.

Под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры планеты в результате изменения теплового баланса, обусловленное постепенным накоплением парниковых газов в атмосфере.

Среднегодовая температура за последнее столетие выросла примерно на полградуса. Не исключено, что это наибольшая скорость глобальных изменений за прошедший миллион лет. За 100 лет уровень Мирового океана увеличился на 10...15 мм.

Парниковые газы

Основным парниковым газом является диоксид углерода. Его вклад в парниковый эффект, по разным данным, составляет от 50 до 65%. К другим парниковым газам относятся метан (около 20%), оксиды азота (примерно 5%), озон, фреоны (хлорфторуглероды) и другие газы (около 10—25% парникового эффекта

'Показатели

Единица измерения

Диоксид углерода

Метан

Фреоны

Оксиды азота

Концентрация в доиндустриаль-ный период

частей на млн

280

0,79

ничтожно мало

0,288

Концентрация в современный период

частей на млн

354

1,72

Ежегодный рост

%

0,3—0,5

0,5-1,0

0,2—0,3

Время жизни

лет

50—200

10

130

150

Активность действия

на 1 молекулу

1

25

11000

165

Доля в парниковом эффекте

%

66

18

8

3

1. Углекислый газ. Основным антропогенным источником поступления СО2 в атмосферу является сжигание углеродсодержащего топлива (уголь, нефть, мазут, метан и др.). В настоящее время в атмосферу выбрасывается более 25 млрд т СО2.   

США дает 23% СО2.  , Россия- 19%, Зап.Европа – 14%, Вост. Европа – 7?.

2. Метан поступает в атмосферу при добыче газа, нефти и угля, производстве биогаза, из-за гниения органических остатков на залитых водой рисовых полях, роста численности крупного рогатого скота (сейчас на Земле 1 млрд голов крупного рогатого скота). Концентрация в воздухе метана растет ежегодно на 1,2—1,5 %. Сейчас его на 60% больше, чем было в доиндустриальную эру. К середине XXI в. ожидается удвоение концентрации метана в атмосфере.

3. Оксиды Азота. С ростом применения в сельском хозяйстве азотных удобрений и в результате сгорания углеродсодержащих видов топлива при высоких температурах в ТЭС в атмосферу выбрасывается закись азота N2O. Концентрация N2O растет на 0,3 % в год.

4. Концентрация фреонов растет со скоростью 4 % в год. В целом к середине XXI в. парниковое влияние СН4, N2O и фреонов может быть равным эффекту удвоения концентрации СО2 в атмосфере.

Прогноз

В настоящее время увеличение концентрации СО2 происходит примерно со скоростью 0,3—0,5% в год. Увеличивается содержание и других парниковых газов: метана — на 1%, оксидов азота — на 0,2% в год. По разным источникам, удвоение содержания парниковых газов, которое может произойти во второй половине текущего века, вызовет повышение среднегодовой температуры планеты на 1—3,5 °С.

Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что по сравнению с доиндустриальным периодом (конец XIX столетия) средняя температура воздуха на Земле повысилась на 0,5-0,6°С. За последние 100 лет на один метр уменьшилась толщина тающих льдов в Арктике, а граница вечной мерзлоты отступает к северу ежегодно на  10 км Учёные предполагают, что к 2025 году температура земли может, повысится еще на 2-2,5°С. Быстрое потепление климата приведёт к таянью ледников, поднятию уровня воды в океане. При подъеме уровня моря на 1 м будет затоплено более 20% прибрежной суши. Многие портовые города окажутся под водой. Европа лишится 1/4 части пахотных земель, на которых возделывается треть сельскохозяйственных культур.

Глобальное потепление климата и обусловленное им повышение уровня Мирового океана многими учеными рассматривается как величайшая катастрофа не только для отдельных экосистем, но и биосферы в целом:

1. В случае повышения уровня океана на 1,5—2 м под затопление попадает около 5 млн км2 земель, причем наиболее плодородных и густонаселенных. На них проживает около 1 млрд человек и собирается почти треть урожая многих сельскохозяйственных культур. Вынужденные переселения народов в глубь материков чреваты военными конфликтами и социальными потрясениями.

2. Помимо подъема уровня океана потепление климата будет сопровождаться увеличением степени неустойчивости погоды, смещением границ природных зон, ростом числа штормов и ураганов, ускорением темпов вымирания животных и растений. Следствием этого, очевидно, явится резкое обострение продовольственной проблемы.

3. Уменьшение различий температуры на полюсах и экваторе (в основном за счет более сильного потепления полюсов) вызовет, в свою очередь, подтаивание вечномерзлых почв (таковых в России около 2 млн км2) и высвобождение из них огромных количеств метана, что усилит парниковый эффект.                 -

4. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей как вследствие усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний. 

5. При повышении уровня океана на несколько метров будут затоплены такие города, как Нью-Йорк, Лондон, Санкт-Петербург, Амстердам, Шанхай, Токио и густонаселенные прибрежные территории, на которых проживает от 30 до 50 % населения земного шара, т. е. миллиарды человек.

6. С ростом температуры возрастет и количество осадков. Ливни затопят тропики. Засушливые зоны сдвинутся на север. Площадь пустынь увеличится. Урожаи сократятся. Серьезные изменения климата произойдут в Скандинавии, Сибири и на севере Канады.

7. При глобальном потеплении на 2°С зона сплошной многолетней мерзлоты в нашей стране перестанет существовать, а зона лесотундры достигнет побережья Северного Ледовитого океана.

8. Для территории России такое потепление скажется на смещении зон, оптимальных для земледелия, на север и увеличении стока рек, текущих с севера на юг. Наряду с этим на севере и востоке России начнет оттаивать вечная мерзлота, что усложнит сохранение возведенных здесь строительных сооружений.

9. Ученые НАСА утверждают, что "парниковый эффект", вызывающий повышение температуры атмосферы у поверхности Земли, одновременно ведет к значительному охлаждению стратосферы, где сосредоточен озон, что и обусловливает истончение его слоя.

Суммарные промышленные выбросы углерода в России в 1990 г. Оценивались в пределах 650-700 млн. т. К наиболее загрязняющим

ной двухтопливной системой снизило уровень выделения ими углекислого газа на 40—50%.)

Решение проблемы.

1. МБРР предлагает ввести международную программу выплаты владельцам транспортных средств, обеспечившим снижение содержания углекислоты в выхлопах, по 10 долларов за каждую «сэкономленную» тонну двуокиси углерода. По расчетам экспертов, в России дотация на каждое транспортное средство может составить до 3000 долларов. Москва, другие российские города, таким образом, получат возможность снизить выбросы углекислого газа и других токсичных веществ без собственных финансовых вливаний.

2. Рядом экологов была выдвинута разумная идея «налога на выделенную углекислоту»: страна, независимо от уровня индустриального развития, получит определенную квоту на безналоговое производство СО2. Богатые государства смогут покупать квоты на выбросы углекислоты у более бедных стран. Такие рыночные взаимоотношения помогут, например, Бразилии получить средства на борьбу с уничтожением тропического леса.

Налог на выделенную углекислоту может вводиться также и внутри стран для отдельных предприятий и отраслей индустрии. Целесообразно ввести и налог на предприятия, производящие серные и азотные ангидриды, разрушающие природные ресурсы и собственность в других регионах этой страны и в других странах.

Первой налог на производство углекислоты ввела Швеция в 1990 г. Министерство по защите среды поставило задачу: к 2000 г. снизить в стране эмиссию СО2 на 2,5%. Введен налог на сжигание угля, нефти и природного газа.

3. В России открыт способ утилизации углекислого газа с использованием новейших технологий. Диоксид углерода извлекают из    дымовых газов. Очищенный диоксид углерода закачивают в хранилища (газгольдеры), откуда он поступает на дальнейшую переработку.

На следующей стадии углекислый газ смешивают с парами воды и подвергают электрохимическому разложению в процессе электролиза. В результате реакции при высокой (1100-1150°С) температуре на аноде выделяется сверхчистый кислород, а на катоде — смесь окиси углерода и водорода, т.е. синтез-газ, служащий основным сырьем для производства углеводородных соединений, всего спектра современных искусственных материалов — от синтетического бензина и дизельного топлива до изделий из полимеров (пластмасс, лаков, красок, растворителей и т.д.). Синтез-газ может использоваться и в металлургии для бескоксового производства чугуна.

Кислотные дожди.

В последние 15—20 лет возникла сложная и трудноразрешимая экологическая проблема кислотных дождей (рН < 5,0). При сжигании различных видов топлив, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу поступает значительное количество оксидов серы и азота. При взаимодействии их с атмосферной влагой образуются азотная и серная кислоты. К ним примешиваются органические  кислоты и некоторые соединения, что в сумме дает раствор с кислой реакцией.

Согласно расчетам, доля диоксида серы в образовании кислых осадков составляет около 70%.

Кислоты выпадают на поверхность суши или водоемов в виде кислотных дождей или иных атмосферных осадков. Отмечены случаи выпадения осадков с рН 2,2—2,3; что соответствует кислотности уксуса.

Общее количество выбросов SO2 и NO2 в мире ежегодно составляет более 250 млн т.

В России очаги образования приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск, Красноярск и другие районы.

Отрицательное влияние кислых осадков разнообразно: почвы, водные экосистемы, растения, памятники архитектуры, строения и другие объекты в той или иной степени страдают от них.

Действие кислых осадков на почвы наиболее ощутимо проявляется в северных и тропических районах. Для первых это связано с тем, что подкисляются и без того кислые (подзолистые и их разновидности почвы. Они, как правило, не содержат природных соединений, нейтрализующих кислотность (карбонат кальция, доломит и др.). Почвы в тропиках хотя и имеют нейтральную и щелочную реакцию, но также не содержат веществ — нейтрализаторов кислотности (из-за интенсивного и постоянного промывания дождями).

Поступая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание катионов, снижают активность редуцентов, азотофиксаторов и других организмов почвенной среды. При рН, равном 5 и ниже, в почвах резко возрастает растворимость минералов, из них высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит. Кислые осадки также повышают подвижность тяжелых металлов (кадмия, свинца, ртути).

Действие кислых осадков на водные экосистемы весьма многообразен но. Кислые осадки, попадая в водные источники, повышают кислотность и жесткость воды. При рН ниже 6 сильно подавляется деятельность ферментов, гормонов и других биологически активных веществ, от которых зависит рост и развитие организмов. Особенно отрицательное действие, проявляется в основном на яйцеклетках и молоди.

Сейчас на Земле насчитываются многие тысячи озер, практически лишившихся своих обитателей. Почти 20% рек и озер Швеции, Норвегии и Канады потеряли более половины обитающих в них организмов. Так, в Швеции в 14 тысячах озер уничтожены наиболее чувствительные виды, а 2200 озер фактически безжизненны. Около 1000 озер в США заметно подкислены, а более 3 тысяч имеют кислотность, неблагоприятную для многих обитателей.

Действие кислых осадков и атмосферных загрязнений на леса способствует выщелачиванию из растений биогенов (особенно кальция, магния и калия), Сахаров, белков, аминокислот. Кислые осадки повреждают защитные ткани, увеличивают вероятность проникновения через них патогенных бактерий и грибов, способствуют появлению вспышек численности насекомых. Такие воздействия имеют конечным результатом снижение продуктивности фитоценозов, а нередко и их массовую гибель. Накоплено много данных об отрицательном влиянии кислых осадков на растения через почву, прежде всего в результате увеличения подвижности алюминия и тяжелых металлов. Свободный алюминий повреждает молодые корни, создает очаги для проникновения в них инфекции, а также вызывает преждевременное старение деревьев (болезнь Альцгеймера).

Главным «экспортером» кислотных дождей в Европе в 1980-х годах стала Великобритания. В нашу страну поступает в 8 раз больше сернистого газа и в 7,3 раза больше оксидов азота, чем выносится с ее территории в другие государства.

Для уменьшения выбросов сернистого газа предлагаются следующие меры.

  1.  Промывка угля после измельчения. Это приводит и удалению 50 — 90% соединений серы —пирита и к увеличению стоимости электроэнергии примерно на 10%.
  2.  Химическое удаление серы — десульфурация. В этом случае затраты на производство электроэнергии возрастут на 15 — 25%.
    В США в 1991 г. около 50 % угля, используемого на ТЭС, подвергалось очистке. Во Франции и Великобритании очищается весь уголь.
  3.  Замена угля на низкосернистые виды топлива: нефть и газ.

     4.Сжигание угля в псевдосжиженном слое в смеси с песком и известью, которая постоянно как бы кипит под действием вдуваемого снизу воздуха. В результате сера соединяется с известью и удаляется с золой.

5. Использование скрубберов — жидких фильтров, содержащих водный раствор извести, для газообразных продуктов сгорания.

Истощение озонового слоя.

Озоновый слой находится на высоте 20-25 км над уровнем моря. Если его сжать то его толщина 3 мм.  Стратосферный озоновый слой защищает людей и живую природу от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 10 тыс. увеличивает число раковых заболеваний кожи. Установлено, что жесткий ультрафиолет подавляет иммунную систему организма.

Озон — трехатомные молекулы кислорода — рассеян над Землей на высоте от 15 ло 50 км; озоновая защитная оболочка очень невелика: всего 3 млрд. т газа, наибольшая концентрация — на высоте от 20 до 25 км. Если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой всего в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна.

Запуск мощных ракет, ежедневные полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора — миллионов гектаров леса — пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреона в технике, парфюмерной и химической продукции в быту — главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли,

В последние годы над Северным и Южным полюсами возникли «озоновые дыры» площадью свыше 10 млн. км2 каждая, появились громадные «озоновые дыры» над многими странами Европы, над Россией. Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и живую природу.

Впервые озоновую дыру над Антарктидой обнаружили со спутников в 1979 г.

Площадь озоновой дыры растет, и в 1999 г. площадь дыры возросла до 27,3 млн км2, что в 1,5 раза больше площади России.

В марте 1997 г. озоновые дыры появились над Ленинградской, Псковской и Новгородской областями, а также над Восточной Сибирью, Якутией и центром Красноярского края.

Ученые США уже прогнозируют, что если тенденции разрушения озона сохранятся, то к 2070 г. число больных раком кожи в США может достигнуть 40 млн человек.

В 1996 г. Нобелевской премией по химической экологии удостоены ученые-химики Шервуд Роуланд, Марио Малина из Калифорнийского университета в Беркли (США) и Поль Крутцен из Германии за научную гипотезу, выдвинутую ими еще в 1974 г. Их догадка состоит в том, что разрушителями озона являлись синтезированные человеком химические вещества, получившие название хлорфторуглероды (ХФУ).

Пик мирового производства ОРВ пришелся на 1987—1988 гг. и составил около 1,2—1,4 млн. т в год. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40% — на страны ЕЭС, 10—12% производила Япония, 7-10% — наша страна.

Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, эти вещества, инертные у земной поверхности, преображаются. Под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в молекулах ХФУ нарушаются. В результате выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона вышибает из нее один атом. Озон перестает быть озоном, превращается в обычный кислород. Хлор же, соединившись временно с кислородом, вскоре опять оказывается свободным и «пускается в погоню» за следующей «жертвой». Его активности хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона.

Фреоны способны находиться в атмосфере, не разрушаясь 70— 100 лет, поэтому они всегда достигают озонового слоя и разрушают его. При этом каждый атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 тыс. атомов озона. До недавнего времени в мире производилось около 1,3 млн т озоноразрушающих веществ. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40% — на страны ЕС,

10—12% - Японию, 7-10% — Россию.

Из других техногенных причин разрушения озонового слоя называют уничтожение лесов, как основных поставщиков кислорода в атмосферу. Зарегистрировано также разрушение озона при ядерных взрывах в атмосфере, крупных пожарах и других явлениях, сопровождающихся поступлением в верхние слои атмосферы оксидов азота и некоторых углеводородов. Установлено также, что уничтожают озон полеты сверхзвуковых самолетов в стратосфере, запуски космических ракет. Только один запуск авиакосмической системы «Шаттл» приводит к потерям 10 млн т озона. 300 таких запусков в год — и практически весь озон будет уничтожен.

В последние время ученые высказывают предположение о существенном вкладе природных явлений в процессы разрушения озона и возникновении «озоновых дыр». К таковым относятся, например, 11-летние циклы солнечной активности, выход озоноразрушающих газов (водород, метан) из разломов земной коры, наличие своеобразных восходящих вихрей над Антарктидой, способствующих рассеиванию озона.

Крайне опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана — увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Из-за уменьшения концентрации озона только на 1 % происходит увеличение интенсивности УФ-излучения у поверхности Земли на 15%. В свою очередь, это, согласно официальным данным ООН, приводит к появлению в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи, а также вызывает снижение иммунитета как у человека, так и у животных.

Решение проблемы

В 1987 г. правительства 56 стран, в том числе и СССР, подписали Монреальский протокол, по которому обязались в ближайшее десятилетие вдвое сократить производство фторуглеродов и других веществ, разрушающих озоновый слой. Позднейшие соглашения (в 1990 г. в Лондоне, в 1992 г. в Копенгагене) содержат призыв постепенно прекратить производство таких веществ.

К 1996 г. промышленно развитые страны полностью прекратили производство фреонов, а также разрушающих озон галлонов и тетрахлорида углерода. Развивающиеся страны сделают это только к 2010 г. Россия — один из крупнейших производителей и потребителей ОРВ (в 1990 г. она выпустила 205 тыс. т этих веществ, что составило около 20% мирового объема) — из-за тяжелого финансово-экономического положения попросила отсрочки на три-четыре года.

2. Новая холодильная установка, обходящаяся без фреона или какого-либо иного хладона, испытана в 1996 г. во Всероссийском институте легких сплавов (ВИЛС). Экологически чистого производства холода удалось добиться благодаря использованию эффекта Пельте. Этот французский ученый установил, что при пропускании электрического тока через полупроводниковую систему на одной обкладке кристалла возникает тепло, а на другой — холод. При этом чем интенсивнее сбрасывается тепло, тем быстрее растет холод. Впервые этот эффект был применен в военной технике (в системах наведения боевых ракет) и в космонавтике (охлаждение устройств наведения лазера), но позже был использован в больших холодильниках.

3. Российские физики (Институт общей физики РАН) предложили уничтожать сам источник разрушения озона, организовывать глобальную очистку атмосферы от фреонов, воздействуя на нее микроволновым разрядом. Образовавшаяся плазма избирательно чистит атмосферу от ХФУ.

В 1992 г. был опубликован доклад Программы ООН по окружающей среде. В нем, в частности, говорилось, что к 2000 г. толщина озонового слоя может уменьшиться на 5 — 10%. Это приведет к увеличению вирусных заболеваний, в том числе СПИДом, раку кожи (дополнительно 300 тыс. случаев ежегодно) и катаракте, расстройству иммунной системы и росту числа инфекционных заболеваний, а также снижению урожаев в сельском хозяйстве.

Лекция 3

ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ.

1. СВОЙСТВА ВОДЫ

Вода - химическое соединение водорода и кислорода (Н2О) -жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотностью 1 г/см3 при температуре 3,98 °С. При О "С вода превращается в лед, при 100 °С - в пар. Молекулярная масса воды 18,0153. По В.И.Вернадскому, химический состав воды может быть представлен формулой Н2О при значении п, равном 1 -6. Не все молекулы воды одинаковы: наряду с обычными молекулами, имеющими массу 18, присутствуют молекулы с молекулярной'массой 19,20, 21 и даже 22.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ И СОСТОЯНИЕ ВОДЫ

Вода - наиболее распространенное на Земле вещество. Она находится в трех фазах; газообразной (пары воды), жидкой и твердой. Различают воду атмосферную, поверхностную (гидросфера) и подземную.

В атмосфере вода встречается в парообразном состоянии в воздушной оболочке, окружающей Землю, в капельно-жидком состоянии - в облаках, туманах и в виде дождя, твердом - в виде снега, града и кристалликов льда высоких облаков.

В жидком состоянии вода находится в гидросфере: вода океанов, морей, озер, рек, болот, прудов и водохранилищ. В твердом состоянии вода в виде льда и снега находится у полюсов планеты, на горных вершинах, зимой покрывает водоемы на значительных площадях. В горных породах литосферы вода встречается в виде пара. Существует капиллярная, гравитационная, кристаллизационная вода.

МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ ВОДЫ

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл. 5.1).

Т а б л и ц а  1

Распределение водных масс в гидросфере Земли

Часть гидросферы

Объем воды, тыс. км3

Доля в общем объеме вод, %

Мировой океан

1 370 000

94,1

Подземные воды

60 000

4,1

Ледники

24 000

1,7

Озера

280

0,02

Вода в почве

80

0,01

Пары атмосферы

14

0,001

Реки

1,2

0,0001

Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза больше площади суши, а объем воды на Земле составляет 1,5*10' км3. Более 95% виды - соленая.

Мировой океан занимает площадь 361 млн км-, что составляет 70,8% поверхности Земли. При средней глубине океана в 3800 м общий объем воды достигает 1370 млн км'.

Мировой океан. Общая площадь Мирового океана в 2,5 раза превышает площадь суши. Основная площадь суши сосредоточена в Северном полушарии, а основная площадь воды - в Южном.

Океанические воды — главный накопитель и распределитель солнечной энергии. Океаны также дают до 50% атмосферного кислорода. Растительность в океане распределена на глубинах до 100 м, где прозрачности воды достаточно для нормального фотосинтеза, животные обитают по всей толщине океана.

Воды суши. К ним относятся материковые воды, переносимые реками, сосредоточенные в озерах, болотах, ледниках, снежном покрове и заключенные в земной коре. Самая большая река мира - Амазонка, ее сток в океан составляет 16% стока всех рек мира. В ее бассейне расположен самый большой лесной массив планеты. Планетарный резерв пресной воды высокого качества сосредоточен в озере Байкал, которое содержит пресной воды больше, чем все пресные озера мира. Территория Земли на 2%
покрыта болотами. В России и Белоруссии расположено свыше 60%.

Ледники покрывают 16 млн км2 суши, основная их часть расположена в Антарктиде. Если бы все ледники растаяли, то уровень Мирового океана поднялся по сравнению с нынешним на 64 м.

Поземные воды (подземная гидросфера). Пресные, соленые и геотермальные (температура свыше 30°С) воды залегают под почвой на разной глубине в земной коре. Часто образуют водоносные пласты. Объем подземных пресных вод примерно в 100 раз больше объема поверхностных пресных вод озер, рек, болот и пр.

Воды в атмосфере. Представляют собой главным образом водяной пар или его конденсат; почти весь водяной пар (90%) сосредоточен в тропосфере.

Биологическая вода. Это важнейшая составляющая живого вещества, надолго которой приходится в среднем 80% общей массы живого существа. Общий объем биологической воды оценивается около 1000 км3. Необходимость воды для организмов очень велика. Например, человек за год потребляет около 10 т воды, а на образование 1 кг биомассы расходуется около 500 кг .


ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ РОССИИ

Россия омывается водами 12 морей, принадлежащих трем океанам. На территории России находится свыше 2,5 млн больших и малых рек, более 2 млн очер. водные ресурсы России слагаются из статических (вековых) и возобновляемых. Первые считаются относительно постоянными в течение длительного времени, возобновляемые водные ресурсы оцениваются объемом годового стока рек. Речной сток формируется за счет таяния снега и дождевых осадков, источниками питания рек служат болота и подземные воды.

Таблица 2

Суммарные водные ресурсы России

Виды ресурсок

Возобновляемые, км}

% от общих ресурсов

Статические, км1

% от общих ресурсов

Речной сток

4270

42

Озера

532

5

26600

27

Болота

1000

10

3000

3

Ледники

ПО

1

39890

41

1 !одземньте воды

787

8

28000

29

Почвенная влага

350(1

34

Всего

10 199

Более 97000

-

По территории России протекает свыше 120 тыс. рек длиной более 10 км и общей протяженностью свыше 2,3 млн км. Около 90% годового речного стока России приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов и лишь 8% - на бассейны Каспийского и Азовского морей. Однако именно в бассейнах этих морей проживает более 80% населения России, сосредоточена основная часть хозяйственной инфраструктуры.

В России насчитывается более 2 млн пресных и соленых озер. Среди них самое глубокое пресноводное озеро Байкал и наибольший по площади замкнутый солоноватый водоем Каспийское море. Основная часть ресурсов озерных пресных вод сосредоточена в озерах: Байкал (23 тыс. км3, или 20% мировых и 90% национальных запасов), Ладожское (903 км3). Онежское (285 км3), Чудско-Псковское (35,2 км3). В крупнейших водохранилищах России находится около 450 км3 пресной воды.

Ледники являются существенным аккумулятором воды, они сосредоточены в основном в приполюсных районах: в Антарктиде, на арктических островах, в том числе российского сектора Арктики, и в горных районах.

Подземные воды вместе с поверхностными водами рек, озер и прудов являются основой водного фонда России, служат для питьевых целей. Естественные ресурсы пресных подземных вод составляют 787,5 км вгод, прогнозируемые пригодные для использования - свыше 300 км3/год. По территории страны ресурсы распределены неравномерно. Основная их часть - 229,7 км3/год (72,5%) сосредоточена в четырех экономических районах: Западно-Сибирском - 96,1 км!/год (30,3%), Дальневосточном - 58,2 км3/год (18,4%), Восточно-Сибирском - 42,8 км-'/год (13,5%) и Северном -32,6 км3/год (10,3%).

2. РОЛЬ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

  1.  Вода играет исключительно важную роль в природе. Она создает благоприятные условия для жизни растений, животных, микроорганизмов. Вода остается жидкостью в температурном интервале, наиболее благоприятном для их жизненных процессов, для огромной массы организмов она является средой обитания.  Обитающие в воде организмы защищены от резких спонтанных колебаний температуры и состава, так как постоянно приспосабливаются к медленным ритмическим колебаниям -суточным, сезонным, годовым и т.д.
  2.  Вода оказывает смягчающее влияние на погодно-климатические условия. Она постоянно перемещается во всех сферах Земли, вместе с циркуляционными потоками атмосферы - на большие расстояния.
  3.  Циркуляция воды в океане (морские течения) приводит к планетарному тепло- и влагообмену (Степанов, 1974). Известна роль воды как мощного геологического фактора.
  4.  Вода - единственный источник кислорода, выделяемого в атмосферу при фотосинтезе. Вода необходима для биохимических и физиологических процессов, происходящих в организме. Живые организмы, в том числе человек, состоящий на 80% из воды (Кюнцель,1988), не могут обойтись без нее. Потеря 10-20% воды приводит их к гибели.
  5.  Вода играет огромную роль в жизнеобеспечении человека. Она используется им непосредственно для питья и хозяйственных нужд, как средство передвижения и сырье для получения промышленных и сельскохозяйственных продуктов, имеет рекреационное значение, велика ее эстетическая значимость.


СОСТАВ ПРИРОДНОЙ ВОДЫ

В природе вода не встречается в химически чистом виде. Она представляет собой растворы сложного состава, которые включают газы (О2. СО2, H^S, CH4 и др.). органические и минеральные вещества. В движущихся потоках воды присутствуют взвешенные частицы. В природных водах найдено подавляющее большинство химических элементов. Воды океанов содержат в среднем 35 г/дм3 (34,6-35,0%о) солей. Их основную часть составляют хлориды (88,7%), сульфаты (10.8%) и карбонаты (0.3%). Наименее минерализованы воды атмосферных осадков, ультрапресные воды горных потоков и пресных озер.

В зависимости от содержания растворенных минеральных веществ различают воды: пресные с содержанием растворенных солей ДО 1 г/дмэ, солоноватые - до 1-25 г/дм3, соленые - более 25 г/дм3. Граница между пресными и солоноватыми водами принята по среднему нижнему пределу вкусового восприятия человека. Граница между солоноватыми и солеными водами установлена на том основании, что при минерализации 25 г/дм-5 температура замерзания и максимальной плотности количественно совпадает.

КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

Вода постоянно находится в движении - циркуляции (рис. 1). Ее перемещение происходит в результате механического движения - потоки воды в реках, течения в толще океана; в результате ичменения фазового состава - вода испаряется и попадает в атмосферу посредством диффузионного и конвективного потоков. Таким образом, происходит непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды на Земле, именуемый круговоротом, или влагооборотом. Различают малый, большой и входящий в него внутриматериковый круговороты.

Вода, испарившаяся с поверхности океана, большей частью конденсируется и возвращается обратно в виде атмосферных осадков (малый, или океанический, круговорот) и частично переносится воздушными течениями на сушу. Атмосферные осадки, выпавшие на сушу, просачиваясь в почву и зону аэрации, создают запасы почвенной влаги. Проникшие глубже атмосферные осадки образуют подземные воды: грунтовые, пластовые и воды глубоких горизонтов. Часть атмосферных осадков стекает по земной поверхности, образуя ручьи и реки, а остальная часть снова испаряется. В конце концов, вода, принесенная воздушными течениями на сушу, снова достигает океана, завершая большой круговорот воды на земном шаре. Из большого круговорота может быть выделен еще местный, или внутриматериковый, круговорот, при котором вода, испарившаяся с поверхности суши, вновь попадает на сушу в виде атмосферных осадков. Небольшая часть воды из общего объема, участвующего в круговороте, порядка 7,7 тыс. км3/год, совершает круговорот в пределах бессточных областей.

Ежегодно в круговороте на поверхности Земли участвует более 1 млн км3 воды, что составляет около 0,1% объема вод активного водообмена. С поверхности морей и океана ежегодно испаряется примерно 510, а с поверхности суши - около 70 тыс.км-1 воды. В океан возвращается в виде осадков 90% испарившейся с его поверхности влаги и I % попадает в океан в виде речных, подземных и ледниковых вод. На сушу в виде атмосферных осадков попадает около 120 тыс. км3 воды, из которых 58% идет на испарение, а 42% стекает обратно в моря и океаны (Клиге, 1998).

3. ПОТРЕБЛЕНИЕ ВОДЫ

В настоящее время человечество использует 3,8 тыс. км3 воды ежегодно, причем можно увеличить потребление максимум до 12 тыс. км3. При нынешних темпах роста потребления воды этого хватит на ближайшие 25 — 30 лет. Выкачивание грунтовых вод приводит к оседанию почвы и зданий (в Мехико и Бангкоке) и понижению уровней подземных вод на десятки метров (в Маниле).

Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 м3 воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2,5 л в день, т.е. около 1 м3 в год. Большое количество воды требуется сельскому хозяйству (69 %) главным образом для орошения; 23 % воды потребляет промышленность; 6 % расходуется в быту.

С учетом потребностей воды для промышленности и сельского хозяйства расход воды в нашей стране от 125 до 350 л в сутки на человека (в Санкт-Петербурге 450 л, в Москве 380 л).

В развитых странах на каждого жителя преходится 200 — 300 л воды в сутки, в городах — 400 — 500, Нью-Йорке — более 1000, Париже — 500, Лондоне — 300 л. В то же время 60 % суши не имеет достаточного количества пресной воды. Четвертая часть человечества (примерно 1,5 млрд) ощущает ее недостаток, а еще 500 млн страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды, что приводит к кишечным заболеваниям.

ПРОБЛЕМА НЕДОСТАТКА ПРЕСНОЙ ВОДЫ

Ресурсы пресной воды. Пресные воды составляют ничтожную (около 2% гидросферы) долю от общих запасов воды в природе. Пресная вода, доступная для использования, находится в реках, озерах и подземных водах. Ее доля от всей гидросферы составляет 0,3%.

Причины недостатка пресной воды. Проблема недостатка пресной воды возникает по нескольким причинам, основные из которых: неравномерное распределение воды во времени и пространстве, рост ее потребления человечеством, потери воды при транспортировке и использовании, ухудшение качества воды и ее загрязнение.

  1.  К антропогенным причинам истощения и загрязнения пресной воды относятся следующие: отбор поверхностных и подземных вод; водоотлив из шахт, Штолен; разработка месторождений - твердых полезных ископаемых, нефти и газа, промышленных вод, выплавка серы; урбанизация - жилая застройка, энергетические объекты (АЭС, ТЭЦ). Сильно загрязняют пресные воды предприятия промышленности: химической, пищевой, целлюлозно-бумажной, черной и цветной металлургии, нефтеперерабатывающей, строительных материалов, машиностроительной.
  2.  Рост потребления пресной воды населением на планете определяется в 0,5- 2% в год.. Потребление воды увеличивается в связи с ростом благосостояния, это видно на следующем примере. Потребление воды одним городским жителем южных районов России составляет: в доме без канализации 75, в доме с канализацией 120, с газовым водонагревателем 210 и со всеми удобствами 275 л/сут. и при централизованном горячем водоснабжении 250-350 л/сут.

3. Потери пресной воды растут с ростом ее потребления на душу населения и связаны с использованием воды на хозяйственные нужды. Чаще всего это объясняется несовершенством технологии промышленного, сельскохозяйственного производства и коммунальных служб. Потери воды из водонесущих коммуникаций в городах России составляют 30-35%.

4. В ряде случаев недостаток пресной воды связан с непредсказуемостью негативных последствий деятельности человека. Так, строительство каналов (Волга-Чограй. Волга-Урал), каскадов водохранилищ, орошение и обводнение пастбищ, осушение болот и т.д. не привели к ожидаемым положительным эффектам, напротив, эти проекты закончились потерей и загрязнением водных ресурсов.   При создании водохранилищ не всегда учитываются увеличение фильтрации в их борта и увеличение испарения при увеличении водной поверхности.

5. Ухудшение качества воды связано с попаданием продуктов деятельности человека как непосредственно в воду рек и другие поверхностные водоемы, подземные воды, так и через атмосферу и почвы. Ухудшение качества пресных вод наиболее опасно и становится угрожающим для здоровья людей и распространения жизни на Земле. Его крайним состоянием является катастрофическое загрязнение вод.

4. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМОВ

Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Основные пути загрязнения гидросферы:

1) загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 км2. Восстановление пораженных экосистем занимает 10—15 лет

  1.  загрязнение сточными водами в результате промышленного проИзводства, минеральными и органическими удобрениями в результа
    те сельскохозяйственного производства, а также коммунально-бытовыми стоками.     Ведет к эвтрофикации водоемов — обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей и гибели других экосистем водоемов с непроточной водой (озер и прудов), а иногда к заболачиванию местности;
  2.  загрязнение ионами тяжелых металлов. Нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека;

4) загрязнение кислотными дождями. Приводит к закислению водоемов и гибели экосистем;

  1.  радиоактивное загрязнение. Связано со сбросом радиоактивных отходов;
  2.  тепловое загрязнение. Вызывается сбросом в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС. Приводит к массовому развитию сине-зеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов;
  3.  механическое загрязнение. Повышает содержание механических примесей;
  4.  бактериальное и биологическое загрязнение. Связано с разными патогенными организмами, грибами и водорослями.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 км3 сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50— 100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере.

Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.

Черная металлургия. Объем сбрасываемых сточных вод составляет 11 934 млн. м3, сброс загрязненных сточных вод достиг 850 млн. м3. Предприятия Магнитогорска, Липецка, Екатеринбурга, Челябинска, Череповца, Новокузнецка не обеспечивают нормативную очистку сточных вод.

Цветная металлургия. Объем сброса загрязненных сточных вод превысил 537,6 млн. м3. Сточные воды зафязнены минеральными веществами, флетореагентами (цианизы, ксантогенаты), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, ндкель, ртуть и др.), мышьяком, хлоридами и др.

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. Главный источник образования сточных вод в отрасли — производство целлюлозы, базирующееся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины и отбелки.

Нефтеперерабатывающая промышленность. В поверхностные водоемы предприятиями отрасли было сброшено 543,9 млн. м3 сточных вод. В результате в водоемы попали в значительном количестве нефтепродукты, сульфаты, хлориды, соединения азота, фенолы, соли тяжелых металлов и др.

Химическая и нефтехимическая промышленность. в водоемы попали нефтепродукты, взвешенные вещества, азот общий, азот аммонийный, нитраты, хлориды, сульфаты, фосфор общий, цианиды, роданиды, кадмий, кобальт, марганец,  медь,  никель, ртуть, свинец, хром, цинк, сероводород, сероуглерод, спирты, бензол, формальдегид, фурфурол, фенолы, поверхностно-активные вещества, карбамиды, пестициды, полуфабрикаты.

Машиностроение. в первую очередь нефтепродуктами, сульфатами, хлоридами, взвешенными веществами, цианидами, соединениями азота, солями железа, меди, цинка, никеля, хрома, молибдена, фосфора, кадмия.

5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ

Ежегодно в Мировой океан попадает более 10 млн т нефти и до 20 % Мирового океана уже покрыты нефтяной пленкой. В первую очередь это связано с тем, что добыча нефти и газа в Мировом океане стала важнейшим компонентом нефтегазового комплекса. В 1993 г. в океане добыто 850 млн т нефти (почти 30 % мировой добычи). В мире пробурено около 2500 скважин.

Загрязнение гидросферы водным транспортом происходит по двум каналам: во-первых, морские и речные суда загрязняют ее отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятельности, и, во-вторых, выбросами в случае аварий, токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов. Энергетические установки судов (в основном дизельные двигатели) постоянно загрязняют атмосферу, откуда токсичные вещества частично или почти полностью попадают в воды рек, морей и океанов.

1. Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями водного бассейна. На танкерах, перевозящих нефть и ее производные, перед каждой очередной загрузкой, как правило, промываются емкости (танки) для удаления остатков ранее перевезенного груза. Промывочная вода, а с ней и остатки груза обычно сбрасываются за борт. К числу наиболее распространенных и вредных загрязняющих веществ относятся нефть, ежегодное поступление которой в моря и океаны, по данным ООН, достигает 6...7 млн т.

Огромный ущерб Океану нанесло крушение американского супертанкера «Торри Каньон» у юго-западного побережья Англии в марте 1967 г.: 120 тыс. т нефти вылилось в воду и было подожжено зажигательными бомбами с самолетов. Нефть горела несколько дней. Были загрязнены пляжи и побережье Англии и Франции.

За десятилетие после катастрофы танкера «Торри Каньон» в морях и океанах погибло более 750 крупных танкеров. Большинство этих крушений сопровождалось массовыми выбросами нефти и нефтепродуктов в море.

Поля нефтяных загрязнений, формирующие локальные зоны, остаются устойчивыми во времени, поэтому в их распространении огромную роль играют океанические циркуляции. Именно они переносят нефтяные загрязнения в наиболее чистые районы Мирового океана, в том числе и в Северный Ледовитый океан.

Поступившие в воду нефтепродукты деградируют в результате химического, фотохимического и бактериального разложения, а также деятельности некоторых морских организмов и высших растений. Однако «процесс» естественной нейтрализации нефтепродуктов достаточно длителен и может составлять от одного до нескольких месяцев.

Таким образом, нефтяные пленки являются тем техногенным фактором, который влияет на формирование и протекание гидрологических и гидрохимических процессов в поверхностных слоях воды морей и океанов.

Нефтяные загрязнения воздействуют и на живые организмы, экранируя солнечное излучение и замедляя обновление кислорода в воде. В результате перестает размножаться планктон - основной продукт питания морских обитателей. Толстые нефтяные пленки нередко становятся причиной гибели морских птиц.

Нефть отрицательно влияет на физиологические процессы, протекающие в живых организмах, вызывают патологические изменения в тканях и органах, нарушает работу ферментативного аппарата, нервной системы. Нефть - своего рода наркотик для морских обитателей. Замечено, что некоторые рыбы, «хлебнув» однажды нефти, уже не стремятся покинуть отравленную зону. Кроме того, она отрицательно влияет на вкусовые качества мяса морских обитателей.

2. Происходит загрязнение Мирового океана и другими видами отходов промышленности. Во все моря мира сброшено примерно 20 млрд т мусора (1988 г.). Подсчитано, что на 1 км2 океана приходится в среднем 17 т отбросов. Зафиксировано, что в один день в Северное море было сброшено 98000 т отбросов (1987 г.).

До 2 млн морских птиц и 100 тыс. морских животных, в том числе до 30 тыс. тюленей, ежегодно погибают, проглотив какие-либо пластмассовые изделия или запутавшись в обрывках сетей и тросов.

ФРГ, Бельгия, Голландия, Англия сбрасывают в Северное море ядовитые кислоты, в основном 18 — 20% серной кислоты, тяжелые металлы в грунте и осадках сточных вод, содержащих мышьяк и ртуть, а также углеводороды, в том числе ядовитый диоксин (1987 г.).

С судов ежегодно сбрасывалось 145 млн т обычного мусора. Англия сбрасывала 5 млн т канализационных стоков в год.

В результате добычи нефти из трубопроводов, связывающих нефтяные платформы с материком, каждый год в море вытекало около 30 тыс. т нефтепродуктов. Последствия этого загрязнения нетрудно видеть. Целый ряд видов, которые некогда обитали в Северном море, в том числе лосось, осетр, устрицы, скаты и пикша, просто-напросто исчезли. Гибнут тюлени, другие обитатели этого моря нередко страдают от инфекционных заболеваний кожи, имеют деформированный скелет и злокачественные опухоли. Гибнет птица, питающаяся рыбой или отравившаяся морской водой. Наблюдалось цветение ядовитых водорослей, которое привело к уменьшению рыбных запасов (1988 г.).

В Балтийском море в течение 1989 г. погибли 17 тыс. тюленей. Проведенные исследования показали, что ткани погибших животных буквально пропитаны ртутью, которая попадала в их организм из воды.

В 1992 г. министрами 12 государств и представителем Европейского сообщества была подписана новая Конвенция по охране среды бассейна Балтийского моря.

Средиземному морю грозит участь превратиться в мусорную свалку, сточную яму трех континентов. Ежегодно в море попадает 60 тыс. т моющих веществ, 24 тыс. т хрома, тысячи тонн нитратов, применяемых в сельском хозяйстве. 85 % вод, сбрасываемых из 120 крупных приморских городов, не очищаются, а самоочищение (полное обновление вод) Средиземного моря осуществляется через Гибралтарский пролив (1989 г.) за 80 лет.

Из-за загрязнений Аральское море с 1984 г. полностью потеряло рыбохозяйственное значение. Его уникальная экосистема погибла.

3. Тяжелые металлы. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий, так как они сохраняют токсичность бесконечно долго. Например, ртутьсодержащие соединения (особенно метилртуть) - сильнейшие яды, действую щие на нервную систему, представляют угрозу для жизни всего живого. В 50-60-е годы XX в. в районе бухты Миномата (Япония) было зарегистрировано массовое отравление, жертвами которого стали десятки тысяч человек, употреблявших в пищу зараженную рыбу. Причиной заражения было предприятие, сбрасывающее ртуть в воду залива.

Владельцы химического комбината «Тиссо» в городке Мина-мата на острове Кюсю (Япония) долгие годы сбрасывали в океан сточные воды, насыщенные ртутью. Прибрежные воды и рыба оказались отравленными, и с 50-х годов XX в. 1200 человек умерли, а 100 тыс. получили отравления различной тяжести, в том числе психопаралитические заболевания.

В Мировой океан в год поступает до 2 млн т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути. Попав в морскую воду, тяжелые металлы концентрируются главным образом в поверхностной пленке, в придонном осадке и в биоте, тогда как в самой воде они остаются лишь в сравнительно небольших концентрациях. Здесь особо значима поверхностная пленка, которая обычно простирается на глубину 50...500 мкм. Именно в данной области протекают все равновесные процессы массообмена между водой и атмосферой.

Большие количества тяжелых металлов сосредоточиваются в донных осадках. Это подтверждается тем, что концентрация металлов в осадке может быть на несколько порядков выше, чем в воде.

4. РАО. Серьезную экологическую угрозу для жизни в Мировом океане и, следовательно, для человека представляет захоронение на морском дне радиоактивных отходов (РАО) и сброс в море жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Западные страны (США, Великобритания, Франция, Германия, Италия и др.) и СССР с 1946 г. начали активно использовать океанские глубины для того, чтобы избавиться от РАО.

В 1959 г. ВМС США затопили в 120 милях от Атлантического побережья США неудачный ядерный реактор от атомной подводной лодки. По данным Гринпис, СССР сбросил в море около 17 тыс. бетонных контейнеров с РАО, а также более 30 корабельных атомных реакторов.

Наиболее тяжелая обстановка сложилась в Баренцевом и Карском морях вокруг ядерного полигона на Новой Земле. Там помимо бесчисленного количества контейнеров затоплено 17 реакторов, в том числе с ядерным топливом, несколько аварийных атомных подводных лодок, а также центральный отсек атомохода «Ленин» с тремя аварийными реакторами. Тихоокеанский флот СССР захоранивал ядерные отходы в 10 местах в Японском и Охотском морях — недалеко от берегов Сахалина и от Владивостока, в том числе 18 реакторов.

США и Япония сбрасывали отходы деятельности АЭС в Японское, Охотское моря и Северный Ледовитый океан.

Жидкие радиоактивные отходы СССР сливал в дальневосточных морях с 1966 по 1991 г. (в основном вблизи юго-восточной части Камчатки и в Японское море). Северный флот ежегодно сбрасывал в воду 10 тыс. м3 таких отходов.

В 1972 г. была подписана Лондонская конвенция, запрещающая сброс на дно морей и океанов радиоактивных и ядовитых химических отходов. К этой конвенции присоединилась и Россия.

6. ЗАГРЯЗНЕНИЕПОВЕРХНОСТНЫХ МАТЕРИКОВЫХ ВОД

В общем плане материковые воды обычно подразделяют на поверхностные, почвенные, подземные.

Пресные воды распределены на поверхности Земли крайне неравномерно. Так, в Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% мировых речных вод. На территории России 82% речного стока приходится на северные районы страны, которые по климатическим условиям малопригодны для развития земледелия и существенно менее заселены, чем южные районы, экономически более развитые, но испытывающие дефицит пресной воды.

Неравномерное распределение осадков и все возрастающее загрязнение гидросферы привели к тому, что во многих странах ощущается недостаток пресной воды. В настоящее время около 300 млн человек испытывают проблемы, связанные с нехваткой пресной воды, и это число может возрасти в 10 раз к 2025 г.

Большое количество сточных вод, нефтепродуктов и даже жидкие радиоактивные отходы поступают в реки и озера различных регионов мира.

1. Особую опасность представляют пестициды. Попав в озера, они быстро рассеиваются и практически не угрожают 35 млн американцев и канадцев, пользующихся озерной питьевой водой. Но двигаясь по пищевой цепочке, ядохимикаты достигают высокой степени концентрации. По мнению некоторых ученых, в 1991 г. она была такова, что обед из озерной форели содержал в себе больше ядовитых веществ, чем вся вода, которую человек выпивает за всю жизнь и в которой обитает форель. Около 40 % водных ресурсов США непригодны для питья, а 34 реки и озера настолько загрязнены, что в них нельзя ни купаться, ни ловить рыбу (1994 г.).

2. Вдоль всего русла Рейна в 70 —90-е годы XX в. построено огромное множество очистительных сооружений, в которые вложено свыше 50 млрд дол. Качество воды стало постепенно улучшаться. Однако произошедший в ноябре 1986 г. пожар на складах крупной химико-фармацевтической компании «Sandoz» в Швейцарии вызвал выброс около 30 т пестицидов и продуктов окисления в воды Рейна, в результате чего в реке погибло почти все живое до г. Карлсруэ (ФРГ).

3. В России из 60 км3 сточных вод по меньшей мере треть попадает в окружающую среду без всякой очистки. Наиболее загрязнены водные источники юга России, а также Московской области. Из бассейна реки Кубань в 1991 г. было забрано для производственных целей 80 % годового стока, из Дона — 65 %. Из Терека и Урала современное хозяйствование забирает в среднем 50 % их стока. Больше половины забираемой воды возвращается в реки без очистки. Вода не успевает самоочищаться.

В Неву каждый день попадает более 1 млн м3 загрязняющих веществ, в том числе без очистки сбрасывается 20% канализационных стоков города. В Уральских реках — Чусовой, Исеть, Тагиле и Туре — концентрации меди, никеля, хрома выше предельно допустимых норм в 5 —20 раз. Енисей, Ангара и Лена загрязнены медью, цинком и фенолами. Обь на всем протяжении от истока до устья загрязнена нефтепродуктами и фенолом в концентрациях от 5 до 17 ПДК.

Воды Амура загрязнены медью и хромом (в 5—15 раз выше ПДК). В тяжелом экологическом положении находится Волга, на берегах которой живет 60 млн человек и где производится 30 % промышленной и сельскохозяйственной продукции страны. Водозабор из Волги равен 33 % (данные на 1992 г.). Объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в ее бассейн, составляет 37 % общего их объема на территории России.

В целом около половины населения России в 1994 г. были вынуждены пользоваться водой, не соответствующей гигиеническим нормам и требованиям Государственного стандарта.

Большую угрозу представляют жидкие радиоактивные отходы производств ядерного топлива и оружейного плутония.

В 1991 г. стали известны последствия аварий, произошедших на химкомбинате «Маяк» около Челябинска, где с конца 40-х годов XX в. производился оружейный плутоний, а радиоактивные отходы сливались в реку Теча. В 1951 г. произошла авария, были облучены 124 тыс. человек, а 28 тыс. получили дозы до 170 бэр (бэр — биологический эквивалент рентгена), а доза в 100 бэр приводит к хронической лучевой болезни. В 1957 г. взорвалась одна из емкостей с жидкими отходами, выбросив в воздух почти половину чернобыльской дозы. Радиоактивное облако покрыло 23 тыс. км2, где проживали 270 тыс. человек. В Челябинской, Свердловской и Курганской областях были облучены 450 тыс. человек. 2,5 чернобыльской дозы содержится в отходах, сброшенных в озеро Карачай, и в водной линзе под ним, которые могут влиться в реки обского стока и вызвать экологическую катастрофу в Западной Сибири до Северного Ледовитого океана.

Почти 20 чернобыльских доз заключено в емкостях вроде той, что взорвалась в 1957 г. Есть еще 200 могильников с 500 тыс. т твердых отходов и 500 млрд м3 радиоактивной воды в серии искусственных водоемов в верховьях реки Течи (данные 1991 г.).

В 1996 г. 20 стран Европы договорились объединенными усилиями бороться за сокращение вредных выбросов в общие реки и озера. Договор охватывает 150 рек и 20 озер, в том числе Урал и Днепр, Аральское море.

7. САМООЧИЩЕНИЕ ВОДОЕМОВ

Факторы самоочищения водоемов многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается интенсивным течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. Микроорганизмы под собственной тяжестью или осаждаясь на других органических и неорганических частицах постепенно опускаются на дно, подвергаются действию физических факторов, что способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. Сдерживает этот процесс снижение температуры воды, благоприятствующее длительному сохранению попавших в водоем бактерий и вирусов. Так, в зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере — через 2 тыс. км.

Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также на споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу (определяемому по биохимической потребности кислорода — ВПК) или по общему содержанию органических веществ (определяемому по химическому потреблению кислорода — ХПК). Оценку самоочищения производят и по содержанию конкретных соединений или их групп (фенолов, углеводородов, смол).

Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно быть не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов первого и второго видов. К первому виду относятся водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму — используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящиеся в черте населенных пунктов. Водоемы, предназначенные для сохранения и воспроизводства пенных пород рыб, должны содержать не менее 6 мг растворенного кислорода на 1 л воды.

К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнепия.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск профильтровывает в сутки более 30 л воды.

Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время, — самоочищение воды от нефти. Микроорганизмы активно окисляют ароматические углеводороды, в результате чего образуются ароматические спирты и кислоты. Часть органического вещества из нефтяной пленки переходит в форме растворимых соединений в воду, а часть осаждается в виде смолистых веществ на дно. Очищенные сточные воды нефтеперегонных заводов даже после 6—9 месяцев отстаивания оказывались токсичными для водорослей и дафний.

8. ПИТЬЕВАЯ ВОДА

Всемирная организация здравоохранения предупреждает, что 80 % заболеваний на планете вызваны потреблением некачественной питьевой воды. Проблема чистой воды стоит перед многими странами. Каждый пятый американец в 1991 г. пил воду, загрязненную токсичными веществами (50 млн человек).

В России каждая пятая проба водопроводной воды не соответствует санитарно-химическим нормам, каждая восьмая — микробиологическим, а 90 % питьевой воды в стране не соответствует рекомендуемым санитарным нормам, химическим и микробиологическим стандартам. Эту воду используют 70 % городов и населенных пунктов. Больше всего нам портит жизнь хлор, используемый для дезинфекции воды. Хотя вначале он спасает от инфекций, однако потом его производные начинают медленно убивать нас, так как обладают канцерогенным, мутагенным эффектом, влияют на наследственность. По данным американских исследователей, у людей, постоянно употребляющих хлорированную воду, вероятность рака мочевого пузыря на 21 % и рака прямой кишки на 38 % выше, чем у тех, кто пьет очищенную, но нехлорированную воду. Тем не менее в США хлорированной водой пользуются 86% населения (2002 г.).

В Японии воду очищают с помощью озона, хотя один из его недостатков состоит в том, что он не обладает таким же долговременным действием, как соединения хлора.

Перед употреблением водопроводную воду надо очищать. Для освобождения от хлора воду целесообразно отстаивать (от нескольких часов до суток). Для освобождения от микробов и хлора воду необходимо кипятить не более 1 — 3 мин.

В последнее время для доочистки воды стали использоваться различные бытовые фильтры. Фильтр должен удалять микробы, хлор и его производные, тяжелые металлы, нефтепродукты, нитраты и нитриты, пестициды. Однако опасно и вторичное загрязнение воды микроорганизмами, осевшими на самом фильтре.

Японцы и американцы переходят сейчас на электрохимические фильтры. Таким фильтром является российско-английский фильтр «Изумруд». Принцип его действия основан на химической реакции, проходящей под воздействием сильного электрического поля в присутствии катализатора. В результате вода полностью очищается от микроорганизмов, органических соединений и ионов тяжелых металлов.

Хорошо зарекомендовал себя отечественный фильтр «Аквафор», выполненный в виде насадки на кран. В этом фильтре глубокая очистка воды достигается за счет использования аквалена — сорбента нового поколения. Это вещество применяется в медицине для очистки крови. Фильтр эффективно противодействует любым загрязнениям: бактериальным, тяжелым металлам, фенолу, хлороформу, бензопирену.

Очистка питьевой воды.

Основные элементы очистки воды:

введение сульфата меди и последующая аэрация для удаления неприятных вкуса и запаха;

первое хлорирование для удаления болезнетворных микроорганизмов

коагуляция и осаждение загрязнений из воды;

фильтрование для удаления  болезнетворных  микроорганизмов;

заключительное хлорирование для завершения уничтожения микроорганизмов.

Для предупреждения роста водорослей и водных растений в накопительные резервуары вводят сульфат меди (медный купорос). Далее воду подвергают аэрации (т.е. воздействуют на нее воздухом), разбрызгивая в воздухе с помощью рядов фонтанов или пропуская через сетку. После аэрации в воду добавляют газообразный хлор для уничтожения болезнетворных микроорганизмов. Не растворяющиеся в воде мельчайшие взвешенные частицы, которые придают ей тот или иной цвет, называются коллоидными. Для удаления этих частиц из воды используют процесс, именуемый коагуляцией. На первом этапе коагуляции в воду добавляют либо сульфат аммония, либо железо, в результате в воде образуются хлопьевидная взвесь. Опускаясь на дно отстойника, она перемешивается с взвешенными в воде частицами и захватывает их. Осадок со дна отстойника удаляют скребками.

На многих водоочистных станциях в воду одновременно с сульфатом аммония или железа вводят небольшое количество крошки активированного угля, который хорошо связывает коллоидные частицы, находящиеся в воде. Кроме того, обработка активированным углем не только обесцвечивает воду, но и значительно улучшает ее вкус и запах

Пройдя через отстойник, вода фильтруется через слой песка т.е. очищается от сравнительно крупных частиц, которые могут засорить фильтр, обеспечивающий эффективность следующего этапа очистки. Фильтрование через песок обеспечивает дальнейшее удаление частиц из воды, однако основное назначение фильтра - это захват и удержание бактерий, вирусов и других микроорганизмов. Периодически песок в фильтрах необходимо промывать для того, чтобы сохранить их способность эффективно задерживать микроорганизмы.

Несмотря на высокую эффективность песчаных фильтров для удаления из воды микробов и вирусов полностью вода от них не освобождается. Дополнительный этап очистки - второе хлорирование воды - разрушает любые микроорганизмы, остающиеся после фильтрование через песок. Хлор также взаимодействует с аммиаком, который может содержаться в воде.

Это приводит к появлению «свободного» (т.е. не прореагировавшего) хлора в растворе. Одна из причин того, что хлорирование -столь предпочтительная дезинфекция общественных источников воды, состоит в том, что этот избыточный или остаточный хлор обеспечивает быстрый и простой тест на его присутствие.

Следует отметить, что в результате хлорирования в воде может образоваться небольшое количество хлорированных углеводородов, часть которых, как было установлено, обладает канцерогенными свойствами.

Одной из альтернатив хлорированию воды является ее обеззараживание с помощью озона. Озонирование, как и хлорирование, осуществляется просто путем контакта воды с газом. В отличие от хлорирования, при котором хлор может соединяться с углеводородами, содержащимися в воде, при озонировании хлорированных углеводородов не образуется; наоборот, озон может разрушать присутствующие в воде углеводороды путем их окисления

9. Методы очистки воды

Методы очистки воды при всем их многообразии можно подразделить на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическая очистка 

применяется прежде всего для отделения твердых и взвешенных веществ. Наиболее типичными в этой группе являются способы процеживания, отстаивания, инерционного разделения, фильтрования и нефтеулавливания (как разновидность отстаивания), — все они используются для обработки сточных вод. Для водоподготовки из этой группы наиболее широко применяются отстаивание и фильтрование.

1. Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод — вода пропускается через специальные металлические решетки с шагом 5—25 мм, установленные наклонно. Периодически они очищаются от осадка с помощью специальных поворотных приспособлений.

2. Отстаивание происходит в специальных емкостях, которые по направлению движения воды делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и комбинированные. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу. Разновидностью отстойника являются песколовки, применяющиеся для выделения частиц песка в стоках литейных цехов, окалины — в стоках кузнечно-прессовых и прокатных цехов и т. д. Как правило, время нахождения воды в песколовках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 часов (для сточных вод).

3. Инерционное разделение осуществляется в гидроциклонах, принцип действия которых аналогичен циклонам для очистки газов. Различают открытые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые потери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц).

4. Фильтрование осуществляется чаще всего через пористые связанные или несвязанные материалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильт-роматериалы достаточно разнообразны: кварцевый песок, гравий, антрацит, частички металлов и др. Песчаные фильтры — основные очистители при водоподго-товке. Эффективный фильтр из связанных специальными смолами песчано-гравийных фракций разработан группой сотрудников РГУПС (Л.Ф. Быкадоров, В.И. Коре-невский, Т.А. Шатихина).

5 Нефтеловушки в самом простом исполнении представляют собой отстойники, в которых выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собирается сверху.

Физико-химическая очистка

 обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множество разных способов, важнейшими из которых являются экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция, ионообменные методы и др.

1. Экстракция — процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках (пустотелых или заполненных насадками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества: так бензолом удаляется фенол.

2. Флотация — процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В некоторых случаях между пузырьками и примесями происходит реакция. Разновидность метода— электрофлотация, при которой вода дополнительно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электродов.

3 Нейтрализация — обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод — смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

4Окисление — применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических примесей. Наиболее распространенный способ — хлорирование — чреват, как указывалось ранее, появлением диоксинов (особенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, так называемом гиперхлорировании). Необходимо постепенно переходить на другие способы, например, на комбинацию — озонирование и хлорирование. Озонирование — дорого и имеет более кратковременное действие, но оно перспективнее. В настоящее время отрабатываются комбинации реагентов с ультрафиолетовой обработкой воды. Во всяком случае вода, применяемая для питья и содержащая характерный запах хлора, перед употреблением должна отстаиваться и кипятиться, как минимум.

5. Сорбция, как и при обработке газовых выбросов, способна обеспечивать эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т. п. Лучшим сорбентом и здесь является активированный уголь, это относится и к различным минералам (шунгиту, цеолиту и др.), специально обработанным опилкам, саже, частичкам титана и др. На этих сорбентах работают многие бытовые фильтры для воды: «Родничок*, *Роса» и др.

6. Коагуляция — обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей. Широко распространена при водоподго-товке. Обработка ведется соединениями алюминия или железа, при этом образуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточных вод широко применяется электрокоагуляция, при которой вблизи электродов образуются ионы (результат анодного растворения материала электродов), реагирующие с примесями. Так отделяют тяжелые металлы, пианы и др.

7 . Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды металлы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.

В последнее время за рубежом (особенно для водо-подготовки) используют установки обратного осмоса. В них вода продавливается через набор специальных микропленок при высоком давлении (до 30 МПа). Эти установки чрезвычайно эффективны в качестве последних ступеней (т. е. для тонкой очистки). Но они достаточно дороги и энергоемки.

Биологическая очистка

возможна в естественных условиях и в искусственных сооружениях. И в том, и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т. п.) и превращаются в минеральные вещества. В естественных условиях очистка производится на полях фильтрации или орошения (через почву) или в биологических прудах-отстойниках, в которых концентрация загрязнителей снижается до требуемых норм за счет процессов самоочищения, осуществляемых микроорганизмами, водорослями, беспозвоночными, пруды могут быть с поддувом воздуха (с искусственной аэрацией).

Большой интерес представляют высшие водные растения (ВВР) для очистки воды (тростник, камыш, уруть, ряска и др.) Способность ВВР к накоплению, утилизации, трансформации многих загрязняющих веществ делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоемов. В последнее время на территории РФ получило широкое применение тропическое цветковое растение — Eichornia crassipes — эйхорния, или водный гиацинт. Эйхорния может применяться там, где в течение не менее двух месяцев температура стоков находится не ниже 16 °С. Эйхоряия способна поглощать все лишнее, что загрязняет воду: нефтепродукты, фенолы, сульфаты, фосфаты, хлориды, нитраты, СПАВы, щелочи, тяжелые металлы... Улучшает ВПК и ХПК. Уничтожает патогенные микроорганизмы гнилостного ряда, нормализует общее микробное число и Коли-ин-декс. Эйхорнию можно использовать для доочистки сточной воды на городских очистных сооружениях, а также на сельскохозяйственных и промышленных стоках. Есть опыт применения этого растения для очистки реки Темерник (г. Ростов-на-Дону).

В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки и биофильтры. 

1.Капельный биофильтр

Капельный биофильтр — наиболее распространённый тип биореактора с неподвижной биоплёнкой, применяемый для очистки стоков. По существу, это реактор е неподвижным слоем и противотоком воздуха и жидкости. Биомасса растёт на поверхности насадки в виде плёнки.

Биофильтры представляют собой прямоугольные или круглые сооружения со сплошными стенками и двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним — сплошным. Дренажное дно биофильтра состоит из железобетонных плит с площадью отверстий не менее 5-7% от общей площади поверхности фильтра. Фильтрующим материалом обычно служит щебень, галька горных пород, керамзит, шлак.

Входной поток предварительно отстоянных сточных вод с помощью водораспределительного устройства периодически равномерно орошает поверхность биофильтра. В ходе просачивания сточных вод через материал фильтрующего слои происходит ряд последовательных процессов:

1) контакт с биопленкой, развивающейся на поверхности частиц фильтрующего материала;

2) сорбция органических веществ поверхностью микробных клеток;

3) окисление веществ стоков в процессах микробного метаболизма. Через нижнюю часть биофильтра противотоком жидкости продувается воздух. Во время паузы между циклами орошения сорбирующая способность биоплёнки восстанавливается.

В настоящее время около 70% очистных сооружений Европы и Америки представляют собой капельные биофильтры. Срок службы таких биореакторов исчисляется десятками лет до 50.

Аэротенк

Сточная вода


Аэротенк относится к гомогенным биореакторам. Типовая конструкция биореактора представляет собой железобетонный герметичный сосуд прямоугольного сечения, связанный с отстойником Аэротенк разделяется продольными перегородками на несколько коридоров, обычно 3-4.

Процесс биоочистки в аэротенке состоит из двух этапов.

Первый этап заключается во взаимодействии   отстоянных   сточных   вод,   содержащих   около    150-200 мг/л взвешенных частиц и до 200-300 мг/л органических веществ, с воздухом и частицами активного ила в аэротенке в течение некоторого времени (от 4 до 24 ч и больше в зависимости от типа стоков, требований к глубине очистки и пр.).

На втором — происходит разделение вод и частиц активного ила во вторичном отстойнике. Биохимическое окисление органических веществ стоков в аэротенке на первом этапе реализуется в две стадии: на первой микроорганизмы активного ила адсорбируют загрязняющие вещества стоков, на второй — окисляют их и восстанавливают свою окислительную способность.

Подача воздуха в «коридоры» аэротенка осуществляется через пористые железобетонные плиты или через систему пористых керамических труб. Простейшие  потребляют  бактерии  и  снижают  мутность стоков,  наибольщее значение среди них имеют инфузории (Vorticella, Opercularia).

Активный  ил  является совокупностью микроорганизмов и простейших,   обладающих  набором  ферментов для  удаления  загрязнений из стоков   Активный ил имеет также поверхность с сильной адсорбционной способностью. Концентрация активного ила в аэротенке  обычно  составляет   1.5-5.0 г/л.  

Биологические пруды

Биологические (очистные) пруды используются в качестве само-

тельного очистного сооружения или конечного пункта очистки стоков.

Чистные пруды функционируют как самостоятельные системы водоочистки, сточные воды перед поступлением в них разбавляются трёх-, пятикратными объёмами технической или хозяйственно-питьевой воды. Средняя глубина прудов составляет от 0.5 до 1.0 м. Срок «созревания» прудов в зонах умеренного климата — не менее одного месяца.

10. Загрязнение поверхностных и грунтовых вод в г. Омске

В переводе с тюркского слово «Иртыш» означает «землерой». Протяженность Иртыша от истоков до слияния с рекой Обь -4248 км, на территории Омска - 1192 км. Иртыш в нашем регионе типичная равнинная река; правый берег - высокий, крутой, нередко изрезанный оврагами, левый - пологий, переходит в равнину. Глубина реки на плесах (участок русла реки более глубокий по сравнению с ниже и выше расположенными) 6-15 м, на перекатах - 2-3 м, скорость течения от 0,5 до 1,5 м /сек.

Чем вредны плотины и водохранилища:

уменьшение стока воды (водности) в результате изъятия вод для выработки
электроэнергии   и   орошения.   Как   следствие  -  потери   экономические:   уменьшается
провозная способность судов пароходства: в маловодные годы уровень Иртыша с 3-5 м.
отметки падает до 130-195 см при грузовой осадке большинства судов 260-280 см;

не затапливается пойма реки, в результате снижается площадь заливных лугов, и
как следствие недосбор кормов для сельскохозяйственных животных;

снижается продуктивность рыбы из-за обмеления и не затопления пойм (многие
виды рыб, обитающие в Иртыше выходили на прогретое солнцем мелководье проток,
стариц через травостой пойм чтобы отметать икру и дать жизнь новому потомству.

Иртыш ежегодно поставляет жителям Омска более 360-ти -370-ти миллионов куб.м., большая часть которой расходуется на жилищно-коммунальное хозяйство (64%), на работу тепловых электростанций - электроэнергетика (17%), химическая и нефтехимическая (5-6%), машиностроение (4,6%), нефтеперерабатывающая (4,3%), пищевая промышленность и транспорт (1%). Каждый житель города в среднем использует 340-360 литров питьевой воды в сутки (в мире расход на 1 жителя = 100-150 литров в сутки).

Загрязнение вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному и органолептическому, вода считается загрязненной. Различают химические (нефть, нефтепродукты, СПАВ, пестициды, тяжелые металлы, диоксины), физические (радиоактивные вещества: стронций-90, уран, радий-226, цезий; тепло, механическое загрязнение: попадание песка, шлама, ила; засорение твердыми отходами, лесосплав) и биологические (вирусы и др. болезнетворные микроорганизмы, простейшие, грибы) загрязнители.

По объему сброса загрязненных сточных вод город Омск стоит на 9 месте по России. В водные объекты области в зависимости от объема производства поступает от 238 до 269 млн. куб.м. загрязненных сточных вод, в том числе в городе Омске - 200-230 млн.куб.м. (97,5%), из них 86% - неочищенных или недостаточно очищенных. Со сточными водами в водные объекты поступает около 100 тыс. тонн загрязняющих веществ. Основной вклад в загрязнение Иртыша вносит ЖКХ- 86%, химическая и нефтехимическая промышленность - 2,4%, электроэнергетика и машиностроение . Электроэнергетика, машиностроение поставляет еще и тяжелые металлы: соединения меди, железа, цинка, марганца (до 30ПДК).

Характерными загрязняющими веществами являются нефтепродукты, фенолы, соединения меди, цинка, марганца и железа.

Коммунально-бытовые сточные воды содержат различные органические вещества, а так же микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение. Преобладающими компонентами в сточных водах химической промышленности можно назвать фенолы,

нефтепродукты, СПАВ, ароматические углеводороды,  неорганика;

нефтеперерабатывающей - нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийные соли, сульфиды.

Лекция 4

МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ.

ОХРАНА ЗЕМЕЛЬНОГО ФОНДА.

1. МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ

Недра (в узком смысле слова) - это верхняя часть земной коры, в которой при современном уровне развития техники добываются полезные ископаемые. Иногда в природоохранной литературе используют термин «геологическая среда», что почти совпадает с понятием «недра».

Минерально-сырьевые ресурсы - полезные ископаемые, найденные в недрах Земли в результате геолого-разведочных работ и доступные для промышленной разработки. Полезные ископаемые подразделяются на горючие, металлические и неметаллические.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ЗАПАСЫ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В МИРЕ И В РОССИИ

Крупные запасы основных полезных ископаемых распределены по странам следующим образом:

1. нефть - Саудовская Аравия, Кувейт, Ирак:

2. природный газ - Россия, Иран, Объединенные Арабские Эмираты;

3. каменный уголь - Китай, США, Россия;

4. железная руда - Бразилия. Россия. Китай:

5.  медные руды - Чили. США, Заир;

Разведанные запасы железа на Земле оцениваются в 100 млрд т. Основные запасы железа сосредоточены в Америке (47,8%), Африке (15,9%), Австралии и Океании (15,7%).

Разведанные запасы фосфоритов, оценивающиеся в 40-50 млрд т, размещены в Африке (62%), Америке (29,1%) и Азии (5,9%).

Запасы алюминия оцениваются в 20-25 млрд т. они размещены в Африке (59,4%), Америке (19%), Австралии и Океании (11,6%).

Мировые запасы нефти и газа составляют соответственно 136094 млн т и 141026 млрд м3. Основные запасы нефти сосредоточены на Ближнем Востоке (65,7%). в Америке (16,2%, в том числе в США 3,3%) и Африке (6,1%); запасы газа - в Восточной Европе (40,2%, в том числе в России 39,2%), в Америке (10%) и Африке (6,9%).

Минерально-сырьевые ресурсы России.

Минерально-сырьевую базу отечественной промышленности (энергетики, топливной, химической, строительной, черной и цветной металлургии) составляют месторождения, запасы которых разведаны и оценены с достаточной точностью.

В России открыто и разведано около 20 тыс. месторождений полезных ископаемых, из которых примерно 37% введены в промышленное освоение. Месторождения России содержат свыше 10% мировых разведанных запасов нефти, примерно одну треть мировых запасов газа, 12% угля, 28% железных руд, значительную часть разведанных запасов цветных и редких металлов. По количеству разведанных запасов золота, платиноидов и платины Россия занимает второе место в мире, алмазов и серебра - первое.

Добыча нефти (с конденсатом) в России составляет около 460 млн т в год, из них в Западной Сибири добывается 330, в Урало-Поволжском регионе - 110, в зоне материкового шельфа -0.03 млн т в год. Увеличивается объем добываемой нефти с большой глубины. Только в 1997 г. открыто 50 новых месторождений нефти. На одном месторождении в среднем добывается 2,1 млн т нефти и 1,7 млн т газа.

Полученные в результате их добычи и последующей переработки минеральное сырье и минерально-сырьевые продукты составляют основную статью российского экспорта. Экспорт минерального сырья в конце 1990-х гг. обеспечил 67-70% валютных поступлений в Россию, примерно половину из них дали топливно-энергетические ресурсы.

Обеспеченность РФ запасами полезных ископаемых:

Нефть -35 л., природный газ – 80,  уголь – 60-180, железная руда – 42, медь – 40, свинец – 15, золото – 37.

Полезные ископаемые Омской области

В течение XX в. на территории Омской области выявлено 361 месторождение, 95 проявлений и 311 перспективных площадей . 23 видов полезных ископаемых.

Нефть и газ

Перспективные в нефтепоисковом отношении территории тяготеют к северным районам Омской области. В настоящее время открыто 5 месторождений углеводородного сырья: 4 нефтяных. Предполагаемые запасы нефти - 43,7 млн. т, газа - 640 м3/тыс. т.

Цветные и редкие металлы

Циркон-ильменитовые россыпи (минералы циркония и титана) в области известны с 1959 г. В настоящее время наиболее крупными и геологически изученными является Тарская россыпь, расположенная в Тарском районе, Общие запасы россыпей оцениваются в 250 млн.

ОХРАНА НЕДР

Под охраной недр понимаются научно обоснованное рациональное и бережное использование полезных ископаемых, максимально полное, технически доступное и экономически целесообразное их извлечение, утилизация отходов, ликвидация урона, нанесенною естественным природным ландшафтам.

1 - Значительны потери полезных ископаемых и ущерб окружающей среде при разработке месторождений подземным способом. При этом потери угля (остается в недрах) составляют 20-45%, руд цветных и черных металлов 15-25%. горно-химического сырья 20-60%. При открытом способе разработки полезных ископаемых потери снижаются до 12%.

2 - Чрезвычайно велики потери полезных ископаемых из-за несовершенства технологии извлечения. Сейчас доля извлеченной нефти по отношению к разведанным запасам составляет 50-60%. Потери же попутного газа - 20 млрд т в год (он сжигается в факелах) просто потрясают воображение.

3 - Часто в месторождениях полезных ископаемых кроме основного компонента содержится целый ряд попутных включений. Ценные компоненты могут оказаться в отвалах и представлять опасность как потенциальные источники загрязнения окружающей среды. Поэтому в мероприятия по охране недр входит комплексное использование ресурсов, оно предусматривает при добыче одного полезного ископаемого более полное извлечение сопутствующих компонентов,

4 - Неполнота геохимической изученности месторождений также приводит к тому, что из месторождения не извлекают все возможные компоненты.

5 - Ликвидация системы валовой выемки, своевременное разделение руд, их сортировка во время добычи позволяют сохранить ценные компоненты сырья, что дает большой экономический -эффект.

6 - Значительные потери полезных ископаемых происходят при их транспортировке к местам переработки и использованию. На территории России эксплуатируется 350 тыс. км промысловых трубопроводов, на которых ежегодно случается свыше 50 тыс. прорывов. В Западной Сибири свыше 100 тыс. км промысловых трубопроводов с 30-летним стажем работы нуждаются в замене. В результате за год разливается 2650 т нефти из магистральных труб и 1438 т нефтепродуктов. Транспортировка твердых полезных ископаемых связана с меньшими потерями, например, при перевозке угля. Это потери не только самого продукта - с ними связано загрязнение окружающей среды.

7 - Потери минеральных ресурсов происходят и при извлечении металлов из уже обогащенных руд. Гак, при переработке концентратов меди потери металлов достигают: меди 6%, никеля 15%, кобальта 52%.

8- Комплексное, наиболее полное извлечение и использование химических элементов позволяет сохранить месторождение, не тратить дополнительные средства на переработку отходящих газов, пыли и промышленных стоков.

9 - Пыль, задержанная фильтрами, представляет собой высококачественное сырье; нефть и масла, собираемые в отстойниках нефтеперерабатывающих заводов, на ремонтных, транспортных и других предприятиях, рафинируются и используются в народном хозяйстве.

10- Вторичная переработка. Вторичное сырье может дать почти половину объема выплавляемой стали. Вторичная переработка лома цветных металлов потенциально может давать ежегодно 1/5 мировой продукции меди, более 1/3 олова, 1/3 алюминия, около 1/5 цинка.

Е11. ще одним резервом сбережения, использование которого сохранит недра, является применение искусственных заменителей дефицитного минерального сырья. Металл может быть с успехом заменен пластмассами, деревом и даже камнем. Судя по темпам производства пластмасс, полимеры в скором времени превзойдут металлы. В недалеком прошлом трудно было представить чайник из тефлона, а телевизор - без электронных ламп накаливания.


2. ОХРАНА ПОЧВ

2.1 ПОЧВА, ЕЕ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ

Площадь суши 15 млрд. га, т.е. около трети поверхности земного шара. Из них леса занимают 28%, пустыни, ледники, населенные пункты и другие участки со слабо выраженным почвенным покровом - 45, пастбища - 17, обрабатываемые земли - 10%, примерно столько же земли пригодно для обработки, но использование ее в земледелии экономически невыгодно. Таким образом, питание людей обеспечивает в основном 1450 млн га возделываемых почв, и в силу этого они 1аслуживают бережного использования и тщательной охраны.

Почва - это поверхностный слои земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растительности, животных, микроорганизмов, материнской породы и является самостоятельным природным образованием.

Основателем научного почвоведения является русский учёный В.В.Докучаев (1846-1903), который впервые дал определение понятиям: "почва" и "почвенный профиль", выявил главные отличительные свойства и раскрыл сущность почвообразовательного процесса. К пяти факторам почвообразования, установленным В.В.Докучаевым: материнской породе, климату, рельефу и времени, растительным и животным организмам - позже была добавлена вода (почвенная и грунтовая) и хозяйственная деятельность человека.  

Любую почву можно  рассматривать как  гетерогенную систему, состоящую  из трех фаз: твердой (минеральный скелет, органические и  биологические компоненты), жидкой (почвенный раствор) и газообразной (почвенный воздух).

Твердая фаза  почвы содержит основной запас питательных веществ для растений. Она состоит на 90 % и более из сложных минералов и примерно на 10 % и менее из органических веществ, которые играют очень важную роль в плодородии почвы. Почти половина твердой фазы почвы приходится на связанный кислород, одна треть - на кремний, более 10 % - на алюминий и железо, и только 7 % - на остальные элементы.

Совокупность мелкораздробленных (коллоидных) частиц почвы и органических веществ составляет почвенно-поглощающий комплекс (ППК). Суммарный заряд ППК большинства почв отрицательный, и тем самым он удерживает на своей поверхности  в поглощенном состоянии в основном положительно заряженные ионы - катионы.

Почвенный раствор -  наиболее подвижная и активная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из которой растения непосредственно усваивают питательные вещества. Элементы питания, находящиеся в почвенном растворе, наиболее доступны для растений.

Почвенный воздух служит основным источником кислорода для дыхания корней растений. Он отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа и несколько меньшим – кислорода.

Строение почв характеризуют сочетанием генетических горизонтов. Генетическими называют те горизонты, которые образовались в результате общего почвообразовательного процесса, так что формирование каждого из присутствующих в почве горизонтов тесно связано (или даже обусловлено) формированием других горизонтов. Это проще всего проиллюстрировать на примере строения некоторых почв. Если заложить почвенный разрез (выкопать яму) с вертикальной передней стенкой, то на последней станет отчетливо видна последовательность генетических горизонтов.

В результате перемещения и превращения веществ почва расчленяется на отдельные слои, или горизонты, сочетание которых составляет профиль почвы.

Поверхностный горизонт, подстилка или дернина, состоит большей частью из свежеопавших и частично разложившихся листьев, веток, останков животных, грибов и других органических веществ. Окрашен обычно в темный цвет - коричневый или черный. Лежащий под ним гумусовый горизонт А1, как правило, представляет собой пористую смесь частично разложившегося органического вещества (гумуса), живых организмов и некоторых неорганических частиц. Обычно он более темный и рыхлый, чем нижние горизонты. В этих двух верхних горизонтах сконцентрирована основная часть органического вещества почвы и корни растений. О почвенном плодородии многое может сказать ее цвет. Например, темно-коричневый или черный гумусовый горизонт богат органическими веществами и азотом. В серых, желтых или красных почвах органического вещества мало, и для повышения их урожайности требуются азотные удобрения.

В лесных почвах под горизонтом А1  залегает малоплодородный подзолистый горизонт А2, имеющий светлый оттенок и непрочную структуру. В черноземных, темно-каштановых, каштановых и других типах почв этот горизонт отсутствует. Еще глубже во многих типах почв расположен горизонт В-иллювиальный, или горизонт вмывания. В него вымываются и в нем накапливаются минеральные и органические вещества из вышележащих горизонтов. Чаще всего он окрашен в бурый цвет и имеет большую плотность. Еще ниже залегает материнская горная порода С, на которой формируется почва.

Все горизонты почвы представляют собой смесь органических и минеральных элементов. Свыше 50 % минерального состава почвы составляет кремнезем (SiO2), остальную часть могут составлять глинозем, оксиды железа, магния, калия, фосфора, кальция. Органические вещества, поступающие в почву с растительным опадом, включают углеводы, белки, жиры, смолы, дубильные вещества. Органические остатки в почве минерализуются с образованием более простых веществ (вода, диоксид углерода, аммиак и др.) или превращаются в перегной, или гумус.

Посредством почвы - важнейшего компонента биосферы - осуществляются эко-логические связи живых организмов с литосферй, педосферой, атмосферой.

Важнейшим свойством почвы является плодородие. Плодородие почвы - это совокупность свойств почвы, обеспечивающая высокую урожайность сельскохозяйственных растений, а также биологическую продуктивность естественных фитоценозов. Плодородие почвы зависит от оптимального содержания в ней питательных веществ (азота, фосфора, калия, микроэлементов), степени увлажненности, правильных методов агротехники, отсутствия вторичного засоления, процессов эрозии и др. Плодородие почвы определяют по наличию в ней гумуса.

Гумус - высокомолекулярные темно-окрашенные органические вещества почвы. Состоит из гуминовых кислот, образуется в результате биохимического разложения растительных и животных остатков. Содержит элементы питания растений, которые после разложения гумуса переходят в  доступную для них форму. От его качества зависит плодородие  почвы.

Различают плодородие естественное и искусственное, естественное определяется, в основном природными факторами, а искусственное осуществляется внесением удобрений и проведением; комплекса агротехнических мероприятий (мелиорация, севообороты, снегозадержание, водосберегающие технологии полива и др.).

По наличию типов почв территория Омской области делится на три зоны: южная таёжно-лесная, лесостепная и степная,

Таёжно-лесная зона имеет наиболее ограниченную площадь сельскохозяйственных угодий, около 600 тыс. га, и пашни - 294 тыс. га или 14%. Эта  зона наиболее понижена и заболочена, длительно переувлажнена, грунтовые воды залегают на глубине 1-3 м. Основной земельный фонд представлен подзолистыми, болотными и луговыми почвами. Как правило, кислые, маломощные, с низким запасом гумуса, азота и фосфора. Количество гумуса в почве не превышает 2,5-3,0%. Каждый гектар пашни требует известкования, комплексного окультуривания. Наиболее пригодные под земледелие массивы почвы располагаются по приречьям и на водоразделах. Поля сложной конфигурации имеют вкрапления мелких контуров леса, разобщены оврагами, болотами и лесными массивами. Зона слабо освоена.

Лесостепная зона занимает наибольшую часть территории области (51,3%), сложная по рельефу, характеристике залегания грунтовых вод, почвенным образующим породам, по сочетанию, зональных и интразональных факторов, приводящих к формированию исключительно комплексного почвенного покрова. В почвенном покрове зоны господствуют сочетания, образованные лугово-чернозёмными. чернозёмно-луговыми и луговыми почвами, а также комплексами солонцов. Среднее содержание гумуса в почвенном покрове колеблется в пределах 4,0-5,0%.  

Степная зона занимает всего 8,6% территории области, но она наиболее освоена в сельскохозяйственном отношении и распахана. Распашка земли в отдельных хозяйствах достигает 95%. Целинная залежь юга области была освоена в 1954 году в девяти степных районах (Таврическом, Черлакском, Щербакульском, Нововаршавском, Одесском, Оконешниковском, Павлогорадском, Полтавском, Русско-Полянском). Омская целина - это 1400 тыс. га, введенных в пашню целинных и залежных земель.

ФАУНА ПОЧВ

Микрофауна. Основу почвенной биоты составляют микроорганизмы. Они представлены синезелеными и зелеными водорослями, бактериями, грибами и простейшими.

Важную роль в почвообразовательных процессах играют организмы, разлагающие органические вещества. Они относятся к следующим таксономическим группам: 1) спорообразующие и неспорообразующие гетеротрофные бактерии; 2) актиномицеты; 3) различные грибы, в том числе плесени; 4) почвенные простейшие, в том числе амебы, инфузории, жгутиковые. Они встречаются в наземных биоценозах повсюду, но особенно их много в самых верхних слоях почвы.

К мезофауне почвы относятся нематоды, энхитреиды, микро-артроподы (клещи и ногохвостки). Микроартроподы и энхитреиды исчисляются тысячами на 1 м2, нематоды - миллионами.

К макрофауне принадлежат крупные насекомые и их личинки, дождевые черви. Плотность населения дождевых червей на известково-глинистых почвах умеренного климата достигает 300 особей/м2.

К мегафауне относятся роющие позвоночные: кроты, суслики, слепушонки, мыши, полевки и др. Наибольшими по биомассе компонентами почвы являются корни растений.

Химический состав почвы оказывает влияние на состояние здоровья человека через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь велик, что приводит к нарушению обмена веществ, вызывает или способствует развитию серьезных заболеваний. Так, широко распространенное заболевание эндемический (местный) зоб связано с недостатком йода в почве. Малое количество кальция при избытке стронция служит причиной уровской болезни. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. 11ри высоком содержании фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают заболевания костной системы (флюароз).

Земельный фонд России.

Россия занимает 1 место по обеспеченности терииторией на душу населения (11,7 га/чел). США (3,35).

Земельный фонд составляет 1709 млн га.

С/х земли -  38%,

Земли населенных пунктов – 0,4%

Земли промышленности –1%

Земли заповедного фонда – 1,2%

Земли лесного фонда – 52%

Остальное – земли запаса.

2.2.  ЕСТЕСТВЕННАЯ И УСКОРЕННАЯ ЭРОЗИЯ ПОЧВ.

ВИДЫ УСКОРЕННОЙ ЭРОЗИИ

Под эрозией (от лат. erodere - разъедать) почвы понимают многообразные процессы разрушения и выноса почвенного покрова потоками воды и ветра.

Эрозия - естественный процесс, существующий в природе, который протекает очень медленно, а поэтому разрушение и потери почвы от выдувания и смыва уравновешиваются процессами почвообразования. Эта естественная, или геологическая, эрозия является частью эволюции Земли. Наряду с этим нормальным геологическим процессом существует ускоренная, или разрушительная, эрозия, возникающая под влиянием деятельности людей. При этом процессы разрушения и сноса почвы происходят во много раз быстрее, чем при естественной эрозии. Потери почвы не компенсируются естественными почвообразовательными процессами, и почва частично или даже полностью теряет плодородие.

Образование плодородного гумусового горизонта мощностью 20-25 см происходит в течении 2-7 тысячелетий. При ускоренной эрозии разрушение этого слоя может произойти за 10-30 лет. При катастрофических ураганах, ливнях нарушенные хозяйственной деятельностью почвы могут быть уничтожены в течение нескольких дней или даже часов.

Различают несколько типов ускоренной эрозии почв  

Ветровая, или эоловая, эрозия (дефляция) связана с перемещением мелких (d = до 1 мм) частиц почвы под действием ветра. Сухие песчаные почвы, содержащие большое количество мелких пылевидных частиц, бедны гумусом и мелкоземом, их плодородие резко снижено. Ветер выдувает почву из-под посевов, обнажает корни растений, вызывая их гибель. Почва приносится ветром на территории поселков, наметается в виде холмов и препятствий. Ветровая эрозия может происходить в разное время года, при любой силе ветра. Интенсивность ее возрастает при сильных ветрах (15-20 м/с) весной на взрыхленных почвах, не закрепленных корнями растений.

1. Существует местная, или повседневная, ветровая эрозия (поземка) и пыльные, или черные, бури. Повседневная эрозия носит локальный характер, особенно активно она проявляется на ветроударных склонах, бывает низовой и верховой. При низовой поземке частицы почвы поднимаются ветром до полутора метров от поверхности земли. Поземка опасна для молодых побегов: твердые частицы рассекают листья растений, нарушая покровные ткани. Местная ветровая эрозия может быть верховой, когда при сильных ветрах образуются смерчи, столбы пыли, поднимаемые ветром на большую высоту.

2. Пыльные, или черные, бури возникают при сильных ветрах. Ветер поднимает такое количество пыли, что воздух теряет прозрачность. В песчаных пустынях они известны с древних времен..

Водная эрозия может быть плоскостной, струйчатой и овражистой она вызывает оползни и сели.

1. При плоскостной эрозии происходит постепенный смыв поверхностного слоя почвы талыми водами и дождями. Частицы почвы, смытые с возвышенных участков, задерживаются в понижениях. Образующиеся во время таяния снега и дождей промоины почвы заравниваются при обработке. Поэтому на первых стадиях эрозия малозаметна. Обнаружить ее можно тогда, когда на возвышенных участках, лишенных верхнего плодородного слоя, выступают нижние, более светлые горизонты, а в понижениях скапливается смытая часть почвы, более темная и плодородная. На почвах, лишенных гумусового горизонта, растения развиваются плохо, урожайность снижается.

Бороздчатая, или струйчатая (ручейковая), эрозия интенсивно

развивается при дружном таянии снега весной и во время сильных ливней на полях, возделанных на склонах холмов, лишенных растительности и занятых пропашными культурами. Вода, стекающая по склонам, увлекает за собой частицы почвы, образуя неглубокие параллельные струйчатые размывы (рис. 26). Развитию ручейковой эрозии способствует распашка почвы вдоль склонов.

Овражная эрозия развивается на крутых и пологих склонах, лишенных древесной растительности, со слабо развитой дерновиной. Ручейки, сбегающие со склона, соединяются вместе, образуя единый поток. Скорость формирования оврагов зависит от особенностей почв, рельефа местности, природно-климатических условий. Средняя скорость роста оврага 1-3 м в год;.

Селевые потоки и оползни - наиболее опасные формы водной эрозии в горах. Возникают они вследствие вырубки горных лесов, неумеренного выпаса скота, который вытаптывает травянистую растительность, нарушает, разбивает дернину на склонах. Сели (в пер. с арабского - поток) - это мощные горные грязекаменные потоки, вызванные сильными дождями. Вода сносит с крутых склонов не только почву, но и большие камни и вырванные с корнем деревья. Обладая большой разрушительной силой, селевые потоки приносят большие убытки хозяйству, сопровождаются человеческими жертвами.

Ирригационная эрозия характерна для районов орошаемого земледелия, возникает в результате неумеренного и неправильного полива. Вода, подаваемая на поля, идет мощным потоком, стекает по склонам, смывает и разрушает почву, что может привести к образованию оврагов.

БОРЬБА С ЭРОЗИЕЙ ПОЧВ

 Межзональные меры борьбы с эрозией включают следующие мероприятия:

I) противоэрозийную организацию территории, предусматривающую различные противоэрозийные мероприятия в сочетании с правильным размещением севооборотов, защитных лесонасаждений и гидротехнических сооружений:

2) введение почвозащитных полевых и лугопастбищных севооборотов, в том числе многолетние травы, занятые пары, сокращение площади пропашных культур, черных паров.

3) прекращение рядового посева и культивации паров вдоль склона;

4) создание на крутых склонах полос - буферов из многолетних трав;

5) укрепление, облесение оврагов, песков, сильно эродированных склонов, создание лесозащитных насаждений и лесов хозяйственного назначения;

6) заложение и закрепление ложбин, крутых склонов, заравнивание промоин;

7) регулирование выпаса в балках, на крутых склонах, на песчаных и супесчаных почвах:

8) защиту дорог от размыва.

Среди агротехнических мероприятий можно назвать:

I) вспашку, культивацию и посев растений поперек склона, эффект получают уже в год применения;

2) углубление пахотного слоя, что обеспечивает лучшее впитывание влаги и уменьшение поверхностного стока;

3) безотвальную обработку почвы по стерне по методу академика Т.С.Мальцева;

4) глубокое полосное рыхление почвы;

5) кротование, т.е. прокладку в почве на глубине 40-50 см с помощью специального («кротового») плуга горизонтальных дренажных скважин, или дрен, для стока излишней воды (при выпадении осадков);

6) щелеванне, т.е. устройство в почве узких и глубоких щелей для увеличения просачивания воды при выпадении осадков и уменьшения поверхностного стока;

7)частичную и полосную обработку песчаных и супесчаных почв, при этом возделываемая полоса должна иметь ширину от 1 до 100 м и располагаться перпендикулярно направлению господствующего ветра, а межполосные, необработанные участки должны иметь ширину, равную ширине обработанных полос или больше ее.

Лесомелиоративные меры заключаются в создании применительно к конкретным условиям полезащитных лесных полос.

Гидротехнические мероприятия необходимы при борьбе с оврагами, подмывом и разрушением берегов, катастрофическими паводками, оползнями, селями. Предусматривается создание каналов и валов для стока воды в сочетании с работами по облесению подвергшейся эрозии территории, вокруг гидротехнических сооружений. При возделывании склонов в горных условиях в селеоопасных районах создают более сложные преграды, каскады, акведуки и т.д.

  1.  ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ

Классификация почвенных загрязнений.

Охрана почв от загрязнения является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнения в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях и прежде всего в костях.

По оценкам исследователей в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т твердых отходов. Из них 50-60% органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд. т.

Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их классификация даётся по-разному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина по загрязнению почвы:

1. Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят различные по характеру загрязнители смешанного характера, включающие как твёрдые, так и жидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.

 Твердые отходы - твердые вещества, образующиеся в промышленном производстве, сельском и коммунальном хозяйстве и не используемые как сырье для производства. Наибольший вклад в накопление твердых отходов вносит промышленность: в результате производства образуются большие объемы шлаков, золы, пустой породы, шламов очистных сооружений и т. д. Большой объем твердых отходов образуется на предприятиях металлургического и строительного комплексов. В РФ к настоящему времени на санкционированных и несанкционированных свалках накоплено около 100 млрд т твердых отходов.

Особую опасность представляют токсичные твердые отходы (отходы промышленных производств, содержащие мутагенные и канцерогенные вещества, шламы гальванические, шламы коксохимических заводов и др. Правительство РФ в июле 1996 г. приняло «Постановление о государственном регулировании и контроле трансграничных перевозок опасных отходов», в котором приведен список твердых отходов, импорт (транзит) которых на (через) территорию РФ запрещен, а экспорт подлежит государственному регулированию. По производству токсичных отходов РФ не является лидером. Из 338 тыс. т опасных твердых отходов мира мы производим только 20 тыс. т (США — 275 тыс. т). Уменьшение объема промышленных твердых отходов -  одна из задач ресурсосбережения.

2. Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к аккумуляции в организме. Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин -содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец - содержащее тяжёлый металл, свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Сd (кадмий), Сu (медь), Сr (хром), Ni (никель), Со (кобальт), Нg (ртуть), Аs (мышьяк), Мn (марганец).

3. Пестицидами. Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлордифенил-фихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но также обладает значительной химической стойкостью, не разлагается в течение десятков лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде! Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.

4. Радиоактивными веществами.   Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных нерадиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы» встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера наиболее опасный - 905г. (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2-8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться б костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве..

5.    Минеральные и органические удобрения. Обеспечение населения продовольствием является одной из глобальных проблем современности. Сейчас эту проблему  можно решить не за счет увеличения  сельскохозяйственных угодий, а  за счет  интенсификации земледелия. Один из путей -  использование минеральных и органических удобрений.

Организация охраны почв при широком использовании минеральных и органических удобрений должна быть направлена на сбалансированность вносимых масс удобрений, с учетом конкретных почв и растений. Внесение удобрений должно быть максимально приближено к тем стадиям развития растений, когда они наиболее нуждаются в данных питательных веществах. Основная задача охранных мероприятий должна быть направлена на предотвращение выноса удобрений с поверхностными и подземными водными стоками и на недопущение поступления избыточных количеств вносимых элементов в продукцию сельского хозяйства.

Пути попадания загрязнения в почву. Различные почвенные загрязнители, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику поступления:

  1.  С атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками, выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Так и образуются кислотные дожди.
  2.  Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твёрдые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносят значительную лепту в пополнение почвенных загрязнений.
  3.  При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.
  4.  С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.

2.4. ЗАСОЛЕНИЕ, ЗАБОЛАЧИВАНИЕ ПОЧВ.

Заболачивание почв тесно связано с водным режимом территории и возможно при условии постоянного или длительного их переувлажнения. Наиболее благоприятны для заболачивания условия лесной зоны где умеренные летние температуры сочетаются с большим количеством осадков и слабым испарением. В первую очередь заболачиваются низменности и слабо всхолмленные территории. Часто процесс заболачивания развивается па участках, прилежащих к водохранилищам. Здесь резко повышается уровень грунтовых вод, и заболачивание охватывает значительные площади равнинных и пониженных территорий. Иногда заболачивание происходит в результате сплошной рубки леса "в районах с избыточным увлажнением. Предупреждение и борьба с увлажнением осуществляются путем мелиорации избыточно увлажненных земель с целью регулирования их водного режима.

Засоление почв – накопление в почвенном растворе  токсичных для растений солей. Количество солей может достигать 5% от веса почвы солончаки). По преобладающим анионам различают сульфатное,  хлоридное  и содовое засоление.

Засоление почв может происходить самыми различными способами. Самый распространённый в области - это неумеренный бессистемный полив растений при отсутствии дренажа. При неумеренном поливе происходит накопление солей в орошаемых почвах. Вторичное засоление происходит при неглубоком залегании минерализованной грунтовой воды; поднимаясь по капиллярам почвы и испаряясь, она оставляет соли на поверхности. Почва покрывается белыми пятнами солей, вышедших на поверхность земли. Такая земля становится бесплодной. Для предотвращения вторичного засоления земель большое значение имеет дренаж, который необходим при близком залегании минерализованных грунтовых вод, и нормированный полив растений. Лучший способ полива на землях города Омска и его окрестностей - это мелкодисперсный и капельный методы полива.

Солонцы, солончаки и другие засоленные почвы широко распространены в области. В 60-е годы в области шло активное освоение солонцов в пашню, всего было освоено 515,5 тыс. га. В последнее десятилетие освоение солонцовых земель в пашню прекратилось, площадь солонцов осталась, примерно, на уровне 21% площади пашни.

 

2.5.  Разрушение почвенного покрова

В результате активной производственной деятельности и интенсивного сельского хозяйства почвенный покров суши стремительно деградирует и концентрации веществ в нем изменяются, как и в воздухе и воде планеты.

В настоящее время все территории с более или менее благоприятными условиями обитания и ведения хозяйства заселены и освоены (на 7 — 8 % территории Земли сосредоточено около 3/4 населения мира). Около 4/5 населения концентрируется на равнинах и землях не выше 500 м над уровнем моря, т.е. осуществляется «давление населения» (демографическое давление) на территории в первую очередь бассейнов Нила, Тигра, Евфрата, Инда, Ганга, Янцзы, Хуанхэ. Неосвоенные и незаселенные территории занимают 1/7 суши [засушливые (аридные) области, тайга, тундра, зона влажных тропических лесов].

Хозяйственной деятельностью охвачено 60 млн км2 (40% суши). Ежегодно застраивается, а следовательно, изымается у природы не менее 3000 км2 земли. Десять процентов свободной ото льдов поверхности суши занимают обрабатываемые земли, 24 % — пастбища, а 31 % — леса и редколесья.

Из пригодных для обработки 3200 млн га обрабатываются примерно 1475 млн га, причем лишь 13 % .

При нынешних темпах естественной эрозии плодородный верхний слой почвы на Земле истощается со скоростью 7% за десятилетие. Хозяйственная деятельность усиливает процесс естественной эрозии в 2 — 2,5 раза, т.е. через 50 — 70 лет почвенный покров будет полностью разрушен.

За всю историю человечество освоило и забросило в результате деградации 2 млрд га плодородных земель — больше площади ныне обрабатываемых полей, составляющих около 1,5 млрд га.

Ежегодно вследствие эрозии из сельскохозяйственного оборота выпадает 7 — 8 млн га земли, из-за заболачивания, засоления, выщелачивания — еще 1,5 млн га,

Пятнадцать процентов всей мировой суши (территория большая, чем Индия и Китай) уже деградировало из-за вмешательства человека. Причинами, вызвавшими такую деградацию, являются постоянный выпас скота (34,5%), сведение лесов (25,5%), распашка (28%) и засоление почв в результате орошения (8%). К наиболее пострадавшим относятся районы недостаточного увлажнения, которые занимают 47% всей земной суши. Здесь воздействие человека вызвало так называемый эффект опустынивания, — термин, который означает не расширение площади пустынь, а их образование. В засушливых областях опустыниванию подверглись 47% неорошаемых посевных площадей, 73% пастбищ, 30% орошаемых площадей, т.е. примерно четверть суши. Практически все пахотные земли и большая часть пастбищ подвержены той или иной степени деградации.

2.6. Опустынивание

Пустыни и полупустыни занимают 43% поверхности суши, где проживают 15% населения планеты. А еще 30 млн км2 (почти 1/5 суши) находится под угрозой опустынивания.

Пустыня Сахара растет в среднем на 1 км в год, а пустыня Туркана (Кения) местами продвигается на 10 км в год. В Мали за 20 лет пустыня передвинулась на 350 км южнее прежней границы. Четвертая часть африканского континента подвержена опустыниванию. Наступает пустыня и в Австралии.

Общая площадь антропогенных пустынь мира составляет более 9 млн км2, т.е. равна площади США.

Разрушение почвы происходит не только в результате сельскохозяйственной деятельности. Ее загрязнению способствуют кислотные дожди (результат деятельности энергетики, промышленности, транспорта), осаждающиеся на почву твердые выбросы предприятий (пыль, сажа и аэрозоли, в частности, образующие смог). Загрязняют почву опавшие листья, которые поглощают вредные соединения из воздуха, в том числе соединения тяжелых металлов. Поэтому в городах осенние листья сжигать не следует. Зола от них загрязняет почву тяжелыми металлами. Листья следует вывозить за город на свалку. Загрязняют почву мусор, твердые и жидкие выбросы, отвалы, пестициды и радиоактивные вещества, переносимые с дождями.

В России имеется 132 млн га пахотных земель, из них 87 млн га подвержены эрозии (64%). Ежегодно от нее страдают новые 0,5 млн га с потерей плодородной почвы в 1,5 млрд т.

Загрязняют почву подземные ядерные взрывы в мирных целях. Для решения народнохозяйственных задач на территории России было проведено 120 таких взрывов (в бассейне Волги более 20, в

Якутии 12, один в Ивановской области и т.д.). Взрыв в Ивановской области был произведен в 1971 г. на глубине 600 м для обследования только что открытого месторождения нефти.

А вот в ФРГ эрозии почв в городах нет. Все свободные участки земли засажены травой, которая вплотную подступает к асфальту.

В результате активной человеческой деятельности изменились химические и биологические процессы в почве. Она перестала быть возобновляемым ресурсом, так как не воспроизводит в прежнем составе в пределах естественных колебаний необходимых веществ и почвенных организмов.

Лекция 5.

ЗАЩИТА СРЕДЫ ОТ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

1. История развития проблемы твердых отходов

Проблема твердых отходов появилась вместе с человеком, но в древности это, в основном, была проблема мусора, т.е. того, что мы сейчас называем твердыми бытовыми отходами (ТБО). Лишь позднее к ним добавились твердые промышленные отходы (ТПрО), к числу которых относят обычно и отходы сельскохозяйственного производства.

Попытки борьбы со скоплением отходов отмечались еще в глубокой Древности. Так, на Крите за 3000 лет до н.э. твердые отходы помещались в ямы и послойно укрывались землей. У римлян в Кодексе Юстиниана I (VI в.) впервые записаны меры, ограждающие граждан от скопления отбросов. Но, в целом, римляне ограничивались свалками вокруг городов и деревень. Такая практика была основной и в других странах — до XIX века.

Первые шаги к переработке мусора были сделаны в Нью-Йорке в 1895...1898 гг. по инициативе Дж. Варинга — комиссара отдела очистки улиц. Им были установлены разные по форме и цвету мусорные ящики для составляющих отходов.

Но до сих пор основным способом удаления отходов является их депонирование на свалках без всякой обработки (попытки поливать дезинфицирующими средствами в США лишь усугубили вред от свалок) или на специальных полигонах с частичными мерами по защите среды.

Ежегодно в РФ образуется около 7 млрд тонн всех видов отходов, из которых используется лишь 2 млрд тонн или 28,6%. Причем зачастую в борьбе с одним видом отходов порождается другой. Так, при сжигании мусора на специальных заводах в атмосферу поступают крайне вредные вещества, а при их улавливании образуются не менее вредные компоненты в виде шламов, золы и т.п.

На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд тонн твердых отходов, причем токсичных из них более 1,4 млрд тонн. Только под свалки и полигоны твердых бытовых отходов ежегодно официально отводится около 10 тыс. га земель.

Сложившаяся в РФ ситуация с твердыми отходами представляет реальную угрозу здоровью населения и отражает одну из сторон экологического кризиса, в котором находится страна.

Классификация отходов и их состав

Под отходами, по Н.Ф. Реймерсу, понимают, в общем случае, непригодные для производства данной продукции виды сырья, неупотребимые остатки или вещества и энергия. Ниже рассматриваются лишь твердые отходы, которые подразделяются на промышленные (ТПрО) и бытовые (ТБО).

Промышленные отходы (или отходы производства) — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично потребительские свойства. С некоторой долей условности к ТПрО можно отнести и отходы потребления — изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.

Бытовые (коммунальные) отходы — твердые вещества, не утилизируемые в быту, образующиеся в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей. В последнее время к ТБО относят и твердую составляющую коммунально-бытовых сточных вод — их осадок.

Свойства отходов

1 - Важнейшей характеристикой отходов является плотность р. Низкая первоначальная плотность ограничивает возможности транспортировки твердых отходов и

Вид отходов

Масса,

Состав отходов, в %

зопз

С

О.

S

Бумага, картон

35,6

2,74

20,7

2,781

19,193

0,0547

0,1 Збв

Пищевые отходы

23.7

2,17

4,13

0,574

2,73

0,0248

0,2772

Дерево

2,5

0,09

1,43

0,178

1,26

0,0033

0,0089

Метапл

8,2

10,13

0,5

0,067

0,481

0,0011

0,0056

Текстиль

2,3

0,08

1,1

и :ъ2

0 995

0,0048

0,0523

Кожа, резина, кости

1,5

0,24

1,23

0,17

0,39

0,0062

0,0205

Пластмасса

1,1

0 17

0,9

0,125

0,285

0,0045

0,015

Стекло

8,3

11.21

0,06

0,008

0,041

-

0,0034

Прочее

17,2

2.16

5,61

0.747

4.1 SB

-

0,0825

Итого:

100

23,99

35,66

4.802

29.543

0,1372

0,9022

во многом определяет стоимость сбора и перевозки. Для ТБО в справочниках даются ориентировочные значения плотности от 150 кг/м3 (театры, кинотеатры), 170 кг/м3 (гостиницы) до 200—300 кг/м3 (жилые дома; последняя величина — с большим количеством пищеотхо-дов) и даже 500 кг/м3 (рынки). Среднегодовые значения ТБО для городов — 190...230 кг/м3.

2 - Именно связность приводит к налипанию ТВО на наклонные решетки даже при больших углах наклона и большом шаге между стержнями. Эта же связность способствует {вместе с силами гравитации) самоуплотнению ТБО в состоянии покоя.

Из остальных параметров, характеризующих ТБО, при теплотехнических расчетах для различных способов утилизации используется величина удельной теплоемкости. Для компоста эта величина находится по формуле:

вода — 4 190; дерево, картон, бумага — 2 000...2 500; камни — 800...1 000; железо — 400; алюминий — 860. При известных процентных массовых долях т, компонентов, общая теплоемкость легко рассчитывается:

Токсичность и классы опасности

Под токсичностью по Н.Ф. Реймерсу понимается ядовитость, способность некоторых химических элементов, соединений и биогенных веществ оказывать вредное действие на человека, животных, растений, грибов, микроорганизмов). Токсичность отходов определить значительно сложнее, чем воздуха или воды, поскольку отходы действуют на организмы, как правило, опосредовано — через почву. Основной параметр, определяющий вредность того или иного химического вещества в почве — предельно допустимая концентрация его в почве — ПДКП.

ПДК вредных веществ в почве

Вещество

ПДК

Лимитирующий признак

Бенэ(а)пирен

0,02

Общесанитарный

Ванадий

150

ОбщесанитарныСт

Свинец

32

Обще са ч и тар н ы й

Хром шестиваленткый

0.6

Общесанитарный

Кобальт

5

Общесанитарный

Кадмий

5

Общесанитарный

Ртуть

2,1

Оито а ккум упя цион н ый

Мышьяк

2

Фито а кку м ул я ц ион н ы й

Карбофос

2

Фито а к кумуля ц ио н н ы й

Хлорофос

0.3

Фито а ккумул я цио н ны й

Метафос

0,008

Фитоаккумуляционный

Бензин

0,1

Воздушно-миграционный

Отнесение отходов к классу опасности осуществляется экспериментальным или расчетным методами. Экспериментальный метод используется для отнесения отходов к V классу или при невозможности точного определения качественного и количественного состава отходов любого {из предполагаемых) классов опасности. Он основан на битестировании водной вытяжки отходов.

Классы опасности отходов

N9

п/п

Степень вредного воздействия опасных отходов нэ ОС

Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для ОС

Класс опасности

отхода для ОС

1

ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ

Экологическая система н ео бр ати м о н арушен а. Период восстановления

отсутствует

I КЛАСС ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫЕ

2

ВЫСОКАЯ

Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия

II КЛАСС ВЫСОКООПАСНЫЕ

3

СРЕДНЯЯ

Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника

III КЛАСС УМЕРЕННО ОПАСНЫЕ

4

НИЗКАЯ

Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее трех лет

IV КЛАСС МАЛООПАСНЫЕ

5

ОЧЕНЬ НИЗКАЯ

Экологическая система практически не нарушена

V КЛАСС ПРАКТИЧЕСКИ НЕОПАСНЫЕ

2. Размещение отходов на поверхности земли

Твердые отходы в настоящее время чаще всего размещаются (депонируются) на поверхности литосферы на санкционированных и несанкционированных свалках или полигонах (Требования к ним обобщены в Федеральном Законе от 22.05.98 г.

Санкционированные свалки — разрешенные органами исполнительной власти на местах территории (существующие площадки) для размещения ТПрО и ТБО, но не обустроенные в соответствии с нормативными требованиями и эксплуатируемые с отклонениями от требований санитарно-эпидемиологического надзора. Являются временными и разрешаются до окончания строительства полигонов или заводов для утилизации отходов. К свалкам относят и временные шламохранилища, отвалы для ТПрО. По санитарной классификации свалки являются объектами I класса и имеют са-нитарно-защитную зону (СЗЗ) не менее 1 км. В пределах СЗЗ не допускается жилищное строительство, размещение спортивных сооружений, парков, детских дошкольных учреждений, школ, оздоровительных учреждений, предприятий пищевой промышленности, комплексов водопроводных учреждений.

Полигон — природоохранное сооружение для централизованного сбора, обезвреживания отходов, обеспечивающее защиту от загрязнения атмосферы, почв, поверхностных и грунтовых вод, препятствующее распространению болезнетворных микроорганизмов.

Основные особенности полигонов:

  •  уплотнение отходов, позволяющее увеличить на грузку на единицу площади;
  •  послойное укрытие отходов;
  •  меры по предотвращению проникновения сточных вод полигона в почву и подземные воды;
  •  сбор биогаза (при необходимости).

Работы на полигонах полностью механизированы, а после их закрытия производится рекультивация участка.

Очень важен характер грунтов и расположение грунтовых вод. Лучшими для основания полигона являются глины и тяжелые суглинки. Грунтовые воды должны быть на достаточной глубине (с учетом необходимости складирования отходов на высоту не менее 1 КМ. — из экономических соображений);

Все меры по снижению проникновения внешней влаги на полигон можно обобщить следующим образом:

  1.  Выбор участка с минимумом поверхностных и грунтовых вод.

Уклон укрытия для стока дождевых вод.

Озеленение законченной засыпки участка (карты).

Влагонепроницашость покрытия.

  1.  Уплотнение отходов для уменьшения выщелачивания (щелочь образуется прежде всего за счет притока внешней воды).

6. Дренаж для грунтовых и поверхностных вод.

После закрытия полигона участок рекультивируют для дальнейшего использования. Основная мера — изоляция грунтом. Но и после этого использование участка может быть разрешено не ранее, чем через год.

Срок службы полигона может быть увеличен двумя способами: измельчением или прессованием (брикетированием) отходов до их захоронения. Эти способы могут применяться и вместе: измельчение улучшает качество брикетов. Измельчение достигается растиранием или рубкой, при этом объем уменьшается (до 50%) и облегчается депонирование. Материал становится гумусоподобным, запах и пожароопасность резко снижается.

В последние годы большое внимание уделяется брикетированию отходов — прессованию их в крупные блоки, которые затем депонируются, сжигаются или используются при строительстве. Брикетирование с целью сжигания и строительства требует предварительной сортировки, а для депонирования — чаще всего лишь удаления особо крупных отходов.

Брикетирование позволяет

  •  увеличивается срок действия полигона (по сравнению с засыпкой) в 2...3 раза;
  •  облегчается эксплуатация (брикеты складываются, как кирпичи);

и  исключается ветровой разнос мусора;

  •  не привлекаются грызуны, мухи и птицы;
  •  нет пожарной опасности (брикеты не поджигаются паяльной лампой и бензином);
  •  просачивание воды внутрь брикетов практически отсутствует (в 20 раз меньше, чем для уплотненного грунта);

УСТРОЙСТВО ПОЛИГОНА

В подавляющем большинстве случаев твердые отходы удаляются вывозным путём в основном на неконтролируемые свалки - специально отведённые в пригородах отгороженные участки. Отходы на них разлагаются, часто загораются, в результате загрязняется воздушная среда токсичными веществами. Кроме того, вредные вещества могут вымываться дождевыми, талыми, поверхностными и грунтовыми водами и загрязнять водоёмы и подземные воды.

В качестве альтернативы используются полигоны для твёрдых отходов. Для такого полигона выбирают место, по возможности, в глинистом грунте, в котором можно складировать отходы в течение 20-25 и более лет. Основание выбранной площади делают в виде огромного корыта глубиной примерно 1,5 м. При невозможности выбрать место в глинистом грунте водоупорное основание создаётся искусственно, причём на уплотнённый слой глины толщиной 0,5 м иногда наносится слой щебня, что облегчает отвод фильтрата и метана. Фильтрат, остающийся в пределах полигона, не загрязняет водоёмы и подземные воды. В случае большого количества осадков фильтрат откачивают со дна корыта насосами и разбрызгивают по поверхности укладываемых отходов. Одна часть фильтрата испаряется, другая проникает внутрь, где вызывает медленный биотермический процесс с повышением температуры до ЗО°С. До дна, таким образом, доходит не более 5 % жидкости.

В течение суток вывозят отходы на одну площадку полигона и уплотняют бульдозерами послойно до 2-метровой высоты. На следующие сутки отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую укрывают изолирующим слоем грунта толщиной 0,25 м. Изоляция грунтом и его последующее уплотнение препятствует загрязнению воздушной среды и распространению грызунов и насекомых.

Для сокращения площади полигон загружают многослойно (рис. 4.1). Конструктивные схемы допускают высоту 60 м. После заполнения полигона поверхность его покрывают растительным грунтом. Полигон окружается скважинами, с помощью которых ведётся мониторинг загрязнения грунтовых вод.

Полигоны могут иметь различное соотношение длины и ширины. Площадь их зависит от численности жителей города и высоты складирования.

Для размещения полигонов твёрдых отходов можно использовать овраги и другие неудобные земли. После полной загрузки полигона и закрытия его растительным грунтом можно использовать поверхность последнего для устройства парков, садов, игровых площадок и т.п.

Рис. 1. Схематический разрез полигона для твердых отходов:
1 - лесозащитные полосы (зеленая зона);
, 2 - промежуточный изолирующий слой;

  1.  - отходы;
  2.  - урывающий наружный слой;
  3.  — естественное и искусственное водоупорное основание (глина)

В закрытых от соприкосновения с воздухом бытовых и пищевых промышленных отходах, находящихся в насыпях полигона, возникает анаэробный процесс, в результате которого выделяется биогаз (смесь метана и углекислого газа), который можно использовать как топливо.

Рассмотренные полигоны твёрдых отходов предназначены в основном для бытовых отходов. Однако исследованиями установлено, что часть промышленных отходов может быть принята на полигоны твёрдых бытовых отходов - это инертные, биологически окисляемые, легко разлагающиеся органические вещества, слаботоксичные, малорастворимые в воде (всего более 10 тысяч видов). Промышленные отходы используются, как правило, для устройства слоев промежуточной изоляции.

Рассмотрим проблемы, связанные с захоронением ТБО и так называемых могильниках. В их число входят: 

I) вымывание веществ и загрязнение грунтовых вод: 

2) образование метана: 

3) просадка грунта.

1 - Наиболее серьезной из перечисленных является первая проблема. По мере просачивания воды сквозь любой материал в ней растворяются и с ней выносятся различные химические вещества. Такая вода, проходя через отходы, образует особенно ядовитый фильтрат: и нем наряду с остатками разлагающейся органики присутствуют железо, ртуть, свиней, цинк и другие металлы из ржавых консервных банок, негодных батареек и электроприборов, а также красители, пестициды, моющие средства и другие химикаты. Этот ядовитый раствор поступает в подземные водоносные горизонты, и оттуда вредные вещества могут попасть и в питьевые поды..

2 - Образование метана — это вторая проблема. Так как у захороненного мусора практически нет доступа к кислороду, его разложение идет анаэробно, при этом образуется лсгко воспламеняюшийся метан. Он может распространяться в земле горизонтально, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при искрении или зажигании. В США известны случаи разрушения более 20 домов, расположенных на расстоянии до 300 м от свалок, причем взрывы привели к жертвам. Кроме того, метан способен распространяться вверх, отравляя при этом корни и губя растительность, а 1акже вызывая эрозию почвы. В ряде городов указанную проблему решают путем устройства на месте свалок «газовых скважина, перехватывающих образующийся метан, который можно впоследствии использовать как топливо или для других целей.

3 - Наконец с течением времени по мере разложения отходы проседают- При этом образуются неглубокие впадины, в них скапливается вода и весь участок впоследствии превращается в болото с ядовитой водой-

Все вышеизложенное требует новых подходов к устройству могильников.

Для периодического контроля за качеством грунтовых вод по периметру свалки устраиваются так называемые мониторинговые колодцы

В настоящее время, как правило. ТБО городов свозятся на полигоны, где складируются на грунт с расчетом на их последующую минерализацию. Полигоны, размещаемые за пределами населенных пунктов. Ежегодно под полигоны отчуждается около 10 тыс. га пригодных для использования земель.

На 16 тыс. га земли, в том числе плодородной, отданной в нашей стране под полигоны ТБО, ежегодно пропадают 1 млн. т стали, 200 тыс. т алюминия, 4 тыс. т дефицитного олова.

3. Хранение и нейтрализация

токсичных промышленных отходов.

3.1. Захоронение токсичных отходов

В России накоплено более 1,5 млрд. т токсичных, экологически опасных отходов, которые хранятся в принадлежащих предприятиям хранилищах, накопителях, на складах, в могильниках, на полигонах, свалках и других объектах. В крупных городах и промышленных центрах все более обостряется проблема утилизации и уничтожения токсичных промышленных отходов, ставших серьезным источником загрязнения почвенного покрова, подземных водоносных горизонтов, являющихся источником питьевого водоснабжения.

В России нет ни одного предприятия (полигона) по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов, полностью отвечающего предъявляемым требованиям, не выпускается оборудование, предназначенное для этих целей.

Места организованного складирования и захоронения промышленных отходов зачастую не имеют необходимого обустройства, обеспечивающего фильтрацию вредных веществ в подземные горизонты, деградацию почвы, загрязнение воздушного бассейна, В частности, каждый четвертый из действующих в стране 10 тыс, специальных накопителей не имеет защитного экрана (покрытия), препятствующего загрязнению водоносных горизонтов.

Недалеко от Санкт-Петербурга хранится мощная химическая «бомба». Сотни тысяч особо токсичных отходов, содержащих мышьяк и фтор. ртуть и свинец, синильную кислоту и фосфор, — таков «арсенал» полигона «Красный Бор», Этот полигон, предназначенный для приема и обезвреживания промышленных химических отходов, был открыт в 1970 г. в порядке эксперимента сроком всего на три года, но используется и поныне, хотя его возможности полностью исчерпаны.

Методы

1- Наиболее перспективным представляется термический метод обезвреживания токсичных отходов. Уже разработаны технологические процессы и огнетехническое оборудование более чем для 50 предприятий, эксплуатируется свыше 10 установок.

Более широкие возможности у технологической схемы, в которой предусмотрено совместное термическое обезвреживание во вращающихся печах твердых и жидких отходов. Для отходов производства пластмасс, синтетических волокон разработаны камерные печи.

Так как в Европе обработка промышленных отходов требует значительных затрат, между странами существует определенная специализация. Отработанное ядерное топливо перерабатывается на специализированных заводах во Франции и Великобритании (третий такой завод создается в Германии). Почти все европейские страны направляют часть своих токсичных отходов в Германию на захоронение в выработанных соляных копях. Совершенная технология по уничтожению и переработке отходов создана в Великобритании. Около 800 тыс, т промышленных отходов капиталистические страны Европы экспортируют в Югославию и Румынию.

2 - Наиболее дешевый способ избавиться от своих отходов — экспорт в развивающиеся страны. Если переработка химических отходов в Европе стоит от 160 до 200 долларов за тонну, то экспорт в Африку 1 т отходов обходится от 2,5 до 40 долларов. При экспорте в страны Африки отдельные европейские фирмы негласно вывозили значительные партии токсичных продуктов. После вскрытия этих фактов были аннулированы долгосрочные контракты на поставки миллионов тонн токсичных продуктов в Бенин и Гвинею-Бисау.

По некоторым сведениям, создание свалки ядовитых отходов на территории или в прибрежных водах какой-либо страны «третьего мира» обходится западным компаниям из расчета 3 доллара за тонну. Вот и направляются транспорты с этим опасным грузом к берегам Сенегала и Мадагаскара, Бенина и Нигерии, Конго и Островам Зеленого Мыса.

В последнее время зарубежные фирмы хотят разместить на территории России экологически опасные предприятия, превратить нашу землю в свалку токсичных отходов. Например, одна швейцарская фирма предложила построить «под ключ» завод по переработке токсичных отходов с одним условием: перерабатывать на нем ежегодно 400 тыс, т отходов этой фирмы.

В 1995 г. в Россию из Австралии под видом кобальтосодержащего вторичного сырья вывезено 200 т токсичных отходов. Кроме кобальта (13—15%) «вторичное сырье», произведенное Австралийской компанией «Pasminco». содержало 10—24% свинца, никеля. германия, мышьяка и других высокотоксичных веществ-

3- Главным направлением в устранении вредного воздействия на окружающую среду токсичных промышленных отходов является их использование в производственных циклах, т.е. организация малоотходных производств. Однако в ряде случаев для нейтрализации промышленных отходов приходится устраивать специальные сооружения.

Эти сооружения могут быть в ведении предприятия, создающего токсичные отходы, и даже зачастую располагаются на его территории.

Токсичные промышленные отходы могут складироваться, перерабатываться и нейтрализовываться централизованно на полигонах и станциях переработки и нейтрализации. Существуют два вида специальных полигонов: для обезвреживания одного вида отходов захоронением или химическим способом, либо комплексные - для обезвреживания различных видов отходов. Территорию комплексных полигонов разделяют на зоны приёма и захоронения твёрдых несгораемых отходов, приёма и захоронения жидких химических отходов и осадков сточных вод, не подлежащих утилизации, захоронения особо вредных отходов, огневого уничтожения горючих отходов. На территориях полигонов и за их пределами ведётся контроль состояния поверхностных и грунтовых вод, а также чистоты воздушной среды.

Захоронения промышленных отходов производят в котлованах глубиной до 10-12 м в специальной таре, например, в железобетонных резервуарах. Котлованы располагают в водонепроницаемых грунтах.

3.2.Захоронение радиоактивных отходов

Проблема обезвреживания и захоронения радиоактивных отходов

- одна из наиболее жгучих проблем атомной энергетики.

Рассмотрим вопрос, связанный с захоронением радиоактивных отходов. Отходы образуются на всех стадиях ЯТЦ: добычи, переработки сырья, изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Кроме того, радиоактивные изотопы применяются в медицине, биологии, промышленности. В силу высокой концентрации энергии в ядерном топливе, количество образуемых отходов, по сравнению с другими отраслями, сравнительно невелико, но, тем не менее, проблем здесь довольно много.

Сама технология выделения отходов, их концентрирование, прессование, заключение в цементные, битумные или стеклянные блоки

- это целая отрасль атомной промышленности. Ещё более сложной и
дорогостоящей  является  технология  сжигания.  Отходящие  дымовые
газы    очищаются    методами    адсорбции    и    фильтрации,    а    зола,
загрязнённая      радионуклидами,      подвергается      цементированию,
битумированию или остекловыванию.

Главный вклад вносят, конечно, атомные электростанции. Особое место занимают отработавшие рабочие каналы - ТВЭЛы, которые содержат высокоактивные осколки деления, а также недовыгоревший уран и накопившийся плутоний. Они представляют собой наиболее активный тип отходов, а потому требуют к себе особого отношения. Сегодня тепловыделяющие элементы подвергают захоронению, чаще всего прямо на территории АЭС. Хранят их в водной среде на достаточно большом удалении друг от друга. Таким образом, достигаются две цели: отводится тепло, выделяющееся при продолжающемся радиоактивном распаде, и исключается возникновение критического ансамбля, способного привести к взрыву.

Ещё одна технология захоронения. Рабочий канал освобождают от конструктивных элементов, не имеющих столь высокой активности, как ядерное горючее: от кожухов, крышек, колпаков и пр. Остаются только ТВЭЛы. Чтобы они занимали меньше места, их, например, скручивают в жгуты, помещают в медный контейнер, заливают свинцом, закрывают крышкой и заваривают. Медь слабо подвергается коррозии, поэтому контейнер может простоять без изменений сотни и даже тысячи лет. Правда, в металле могут со временем образоваться свищи и герметичность может нарушиться. Хранят эти контейнеры на дне океана, в глубинных геологических формациях, в соляных шахтах.

Соль обладает пластической текучестью. Под действием теплоты, выделяемой радиоактивными отходами, соль оплавляет контейнер, что является дополнительной защитой. Выбором места захоронения проблема не ограничивается, поскольку захоронение - инженерное сооружение, требующее наличия систем контроля, вентиляции, оснащения инженерно-техническими коммуникациями и т.д.

В целом вопрос, где хранить отходы, которые в течение многих тысячелетий будут радиоактивными, пока далёк от решения.

4. Переработка и утилизация твёрдых отходов.

4.1. Переработка твёрдых отходов на компост

Более совершенным приёмом обезвреживания и использования твёрдых отходов является их переработка на компост. Компостирование заключается в естественном биологическом разложении органического вещества в присутствии воздуха. Конечный продукт - гумусоподобное вещество, которое можно использовать как органическое удобрение. Поскольку бытовые отходы на 60-80 % состоят из органики (бумага, пищевые отбросы), их также можно компостировать. В настоящее время применяются два способа компостирования: полевой и переработка на специальных заводах.

При полевом компостировании мусор выдерживается во влажном, но хорошо аэрируемом состоянии, что ведёт к разложению органического мусора до гумусоподобной массы. Ряды мусора разрыхляются и переворачиваются специальной машиной для ускорения компостирования.

В заводских условиях происходит непрерывный процесс компостирования с аэробным окислением во вращающемся наклонном барабане. Из приёмного бункера мусор с помощью дозирующего устройства подаётся ровным слоем на транспортёр, откуда магнитом и вручную из него извлекается металлический лом. Далее масса поступает во вращающиеся барабаны, сделанные на основе обжиговых цементных печей, в которых и происходит процесс переработки мусора в компост. Барабан заполняется массой на 2/3 объёма, специальным вентилятором в него подаётся воздух. Отходы находятся в барабане трое суток, за это время он делает до 2000 оборотов. Процесс происходит с выделением тепла, из-за чего компостируемая масса обезвреживается. После дополнительной сепарации металла масса попадает на специальное устройство (грохот), где происходит отделение некомпостируемых отходов:   резины,   кожи,   текстиля,   цветных   металлов,   полимерных

материалов. В процессе окисления отходов в барабане происходит выделение газообразных продуктов распада и дурно пахнущих веществ, которые отводятся в топку котельной.

Компостируемый материал поступает в измельчитель, размер частиц доводится до 25 мм, стекла - до 3 мм. В таком виде компост можно использовать в сельском хозяйстве. В нём (в расчёте на сухое вещество) содержится около 1 % азота и по 0,3 % фосфора и калия, а также необходимые для подкормки растений микроэлементы.

Некомпостируемые отходы поступают в печь пиролиза, в которой без доступа воздуха происходит их термическое разложение. В результате получается смола, газ и твёрдый углеродистый остаток -пирокарбон. Газ и смола используются в качестве энергетического топлива, а пирокарбон - в металлургической промышленности.

4.2. Рециклизация

Даже при достаточных площадях под новые полигоны сама их система неустойчива. В итоге человечество может получить покрытый «пирамидами» отходов ландшафт и сотни тысяч людей, обслуживающих полигоны.

Выходом из положения может стать вторичная переработка отходов - рециклизация. Существует множество способов вторичной переработки различных типов отходов. Назовём наиболее широко применяемые технологии:

  1.  - макулатуру   измельчают   в   бумажную   массу,   из   которой
    изготовляют различную бумажную продукцию;
  2.  стекло дробят, плавят и делают из него новую тару, или дробят и
    используют   вместо   гравия   или   песка   при   производстве   бетона   и
    асфальта;
  3.  пластмассу переплавляют и изготовляют из неё «синтетическую
    древесину», устойчивую к биодеградации и обладающую громадным
    потенциалом   как   материал  для   различных   ограждений,   настилов,
    столбов, перил и других сооружений под открытым небом;
  4.  металлы плавят и перерабатывают в различные детали - это
    позволяет   экономить   до   90       %   электроэнергии,   необходимой   для
    выплавления металлов из руды;
  5.  пищевые отходы и садовый мусор компостируют с получением
    органического удобрения;
  6.  текстиль измельчают и используют для придания прочности
    макулатурной бумажной продукции;
  7.  - старые покрышки переплавляют с изготовлением новых резиновых изделий.

Кроме этих, имеются сотни других промышленных методов переработки отходов.

4.3. Обработка осадка сточных вод

Практически от 30 до 50 % присутствующего в канализационных стоках органического вещества входит в ил-сырец, оседающий в отстойниках и на других стадиях очистки. Он представляет собой густую, чёрную, зловонную массу, состоящую примерно на 98 % из воды и на 2 % из органики, включающей множество патогенных организмов. После соответствующей обработки из него можно получить гумус и использовать его как удобрение.

Обработка ила основана на питании им бактерий и других детритофагов. Это может происходить двумя способами:

при отсутствии воздуха - анаэробное сбраживание;        

при наличии воздуха - компостирование.
I. Анаэробное сбраживание.

Ил-сырец помещают в крупные герметичные баки. При отсутствии кислорода бактерии питаются илом (анаэробное сбраживание), в качестве побочного продукта вырабатывая биогаз. Он содержит углекислый газ и вещества, придающие стокам дурной запах, но практически на 60 % состоит из метана. Последнее обстоятельство даёт возможность использовать биогаз как топливо. На практике его используют для нагревания самих баков с целью поддержания в них оптимальной для организмов температуры - около 38°С.

Сбраживание завершается через 4-6 недель и в баках остаётся обработанный ил - водный раствор гумуса. Этим раствором можно удобрять сельскохозяйственные поля и газоны прямо в жидком виде, так как полезны и гумус, и богатая биогенами вода. Обработанный ил можно отфильтровать и получить полутвёрдый гумусовый кек, правда, вместе с отфильтрованной водой пропадает основная часть биогенов, что снижает питательную ценность кека.

П. Компостирование.

Для компостирования ил-сырец отфильтровывают, смешивают с древесной стружкой или другим материалом для улучшения аэрации и складывают в кучи или компостные ряды. Аэрацию повышают, дополнительно подавая воздух или механически перемешивая. В компостных   кучах   бактерии   и   другие   редуценты   и   детритофаг

перерабатывают органику в гумусоиодобную массу. Тепла, выделяемого при дыхании, оказывается достаточно для гибели патогенных организмов. После шести или восьми недель компостирования от древесной стружки отделяют гумус, готовый для применения на полях.

В последние годы всё большее развитие получает совместное компостирование твёрдых бытовых отходов и осадка сточных вод. Эта технология способствует насыщению компоста микрофлорой и микроэлементами и позволяет в оптимальном режиме поддерживать биотермический процесс. Он сопровождается нагреванием массы до 60-70°С. При этом гибнет большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов, личинки мух.

4.4. Получение биогаза.

Биогаз представляет собой смесь из 65-75% метана и 20-35% углекислоты, а также незначительных количеств сероводорода, азота, водорода. Теплотворная способность биогаза зависит от соотношения метана и углекислоты и составляет 5-7 ккал/м3; 1 м3 биогаза эквивалентен 4 кВт-ч электроэнергии, 0.6 л керосина, 1.5 кг угля и 3.5 кг дров. Неочищенный биогаз используют в быту для обогрева жилищ и приготовления пищи, а также применяют в качестве топлива в стационарных установках, вырабатывающих электроэнергию. Компримированный газ можно транспортировать и использовать (после предварительной очистки) в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания. Очищенный биогаз аналогичен природному газу.

Сообщества бактерий

  1.  группа - микроорганизмы-деструкторы, вызывающие гидролиз сложной органической массы с образованием органических кислот (масляной, пропионовой, молочной), а также низших спиртов, аммиака, водорода;
  2.  ацетогены, превращающие эти кислоты в уксусную кислоту, водород и окислы углерода
  3.  метаногены — микроорганизмы, восстанавливающие водородом кислоты, спирты и окислы углерода в метан:

В процессах метаногенеза можно переработать самое разнообразное сырьё — различную растительную биомассу, включая отходы древесины и несъедобные части сельскохозяйственных растений, отходы перерабатывающей промышленности, специально выращенные культуры (водяной гиацинт, гигантские бурые водоросли), жидкие отходы сельскохозяйственных ферм, промышленные и бытовые стоки, ил очистных сооружений, а также мусор городских свалок.

Метанотенк

Метанотенки, изготовленные из металла или железобетона, могут иметь разнообразную форму, включая кубическую и цилиндрическую. Конструкции и детали этих установок несколько варьируют, главным образом это связано с типом перерабатываемого сырья.

Метанотенк представляет собой герметичную ёмкость, частично погружённую в землю для теплоизоляции и снабженную устройствами для дозированной подачи и подогрева сырья, а также газгольдером — ёмкостью переменного объёма для сбора газа. Очень важным в конструкции метанотенков является обеспечение требуемого уровня перемешивания весьма гетерогенного содержимого аппарата.

В зависимости от типа исходного материала, сбраживаемого в метанотенке, интенсивность процесса, включая скорость подачи и полноту переработки, а также состав образуемого биогаза существенно варьируют. Смесь материала обычно засевают ацетогенными и метанообразующими микроорганизмами из отстоя сброженной массы от предыдущего Цикла или из другого метанотенка.

Температура и, следовательно, скорость протекания процесса зависят от вида используемого метанового сообщества. Для термофильных организмов процесс реализуется при 50-60°С, для мезофильных — при ЗО-4О°С и около 20° — для психрофильных организмов. При повышенных температурах скорость процесса в 2—3 раза выше по сравнению с мезофильными условиями.

Стадии брожения

В ходе сбраживания органической массы на первой, так называемой «кислотной», фазе в результате образования органических кислот рН среды снижается. При резком сдвиге рН среды в кислую сторону возможно ингибирование метаногенов. Поэтому процесс ведут при рН 7.0-8.5. Против закисления используют известь. Жидкие навозные отходы, богатые азотсодержащими компонентами, разбавляют резаной соломой или различным жомом.

Процессы, протекающие при метановом брожении, эндотермичны и требуют подвода энергии в виде тепла извне. Для подогрева загружаемого сырья и стабилизации температуры процесса на требуемом уровне обычно сжигают часть образуемого биогаза. В зависимости от температуры процесса количество биогаза, идущего на обогрев процесса, может достигать 30% от объёма получаемого.

Нормы загрузки сырья в существующих процессах метаногенеза колеблются в пределах 7-20% объёма субстрата от объёма биореактора в сутки. При этом цикличность процесса составляет 5-14 сут.

5. Сжигание отходов

Термические методы обезвреживания твердых отходов, в свою очередь, условно можно разделить на две группы: термодеструкцию (пиролиз) отходов с получением твердых, жидких и газообразных продуктов и огневой метод (сжигание), приводящий к образованию газообразных продуктов и золы.

Сжигание

1 - При слоевом сжигании в топке мусоросжигательного котла в первой зоне (слое) происходит выход летучих продуктов, по мере увеличения температуры происходит газификация отходов и далее идет слой горящего кокса. Сжигание должно проходить при температуре 800—1000 °С.

Сжигание исходных отходов хотя и является простым и универсальным методом утилизации отходов, но имеет массу недостатков, главный из которых, как уже отмечалось, большой остаток шлака, высокий уровень образования диоксинов и кислых газов, которые выделяются на стадии газификации и ведут к загрязнению атмосферы из-за большой влажности при большой доле (выше 40%) пищевых отходов. По этим причинам на практике температура в топке не превышает 550 °С.

2. Более современный способ сжигания — это сжигание в псевдоожижешюм слое. Принцип работы реакторов с псевдоожиженым слоем состоит в подаче горючих газов (воздуха) через слой инертного материала (песок с размерами частиц 1—5 мм), поддерживаемого колосниковой решеткой. Поступившие в реактор отходы интенсивно перемешиваются с инертным слоем, при этом существенно интенсифицируется теплообмен. Температура в реакторе колеблется от 800 до 990 °С в зависимости от материала инертного слоя.

К основным достоинствам способа относятся: интенсивное перемешивание твердой фазы, приводящее практически к полному выравниванию температур, небольшое гидравлическое сопротивление слоя; отсутствие движущихся и вращающихся частей; возможность автоматизации процесса обезвреживания.

Пиролиз — термохимический процесс, в котором происходит разложение органической части отходов и получение полезных продуктов под действием высокой температуры в специальных реакторах. Существуют следующие разновидности метода: окислительный пиролиз с последующим сжиганием пиролизных газов и сухой пиролиз.

Окислительный пиролиз — это процесс термического разложения отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Газообразные продукты разложения отходов смешиваются с продуктами сгорапия топлива или части отходов, поэтому на выходе из реактора они имеют низкую теплоту сгорания, но повышенную температуру. Затем смесь газов сжигают в обычных топочных устройствах. В процессе окислительного пиролиза образуется твердый углеродистый остаток (кокс), который в дальнейшем можно использовать в качестве твердого топлива или в других целях.  Обычно окислительный пиролиз проводят при 600—900 °С (температура нагрева отходов). При сжигании газов пиролиза дымовые газы меньше загрязнены летучей золой и сажей, чем при прямом сжигании отходов, что позволяет упростить систему очистки. При пиролизе, например, шестивалентный токсичный хром превращается в нетоксичный трехвалентный.

Сухой пиролиз — это метод термической переработки отходов, обеспечивающий их высокоэффективное обеззараживание использование в качестве топлива и химического сырья, что способствует созданию малоотходных технологий. Под сухим пиролизом понимают процесс термического разложения отходов, твердого или жидкого топлива без доступа кислорода. В результате сухого пиролиза отходов образуются пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкие продукты (деготь, нерастворимые масла, органические соединения) и твердый углеродистый остаток (пирокарбэн).

Пиролиз позволяет ликвидировать твердые и пастообразные отходы без их предварительной подготовки. Очень важно и то, что этот метод позволяет ликвидировать отходы с повышенной влажностью, отходы «неудобные» для сжигания.

Но и для этих производств существует диоксиновая опасность. В России систематические определения зараженности диоксинами не проводились.

Диоксиновая опасность заставила Правительство РФ в 1995 г. принять специальную целевую программу «Защита окружающей природной среды от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов», в которой предусматриваются не только мероприятия по контрольному мониторингу, Если все же МСЗ работает на несортированном мусоре (результат сбора навальных отходов из мусоропроводов), то необходимо:

1. Обеспечивать горение при температуре не ниже 920 °С с небольшим коэффициентом избытка воздуха (до 1,6). Иметь систему регулирования этих параметров.

  1.  Тщательно перемешивать ТБО в камере сгорания
    и сохранять их в основной зоне горения с наи
    большей температурой, как минимум, несколь
    ко секунд.
  2.  Исключить вынос и неконтролируемое использо
    вание шлака и золы после сжигания. Их склади
    ровать с наибольшими предосторожностями.

4. Обеспечить максимально возможную очистку про
дуктов сгорания от газообразных органических веществ.

Диоксиновая опасность остается основным препятствием для сжигания отходов. В последнее время к этому добавились экономические препятствия и международные соглашения по уменьшению парниковых (трех и более атомных) газов.

Лекция 6.

РАДИАЦИОННЫЙ ФАКТОР. ЕГО РОЛЬ В ФОРМИРОВАНИИ ЭКОЛОГИИ И ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА

Радиация присутствовала в природе всегда, и живые организмы постоянно испытывали на себе действие определенного количества излучения, исходящего как из природных источников (почва, пища), так и от космических лучей.

Различной длины радиоволны, свет и радиационное тепло от Солнца являются одной из разновидностей радиации, однако она не является ионизирующей, так как не способна разрывать химические связи молекул живых организмов, вызывая биологически важные изменения.

Сегодня атомные электростанции вырабатывают 18.4% всей электроэнергии, при этом в отдельных странах 'эта доля значительно выше. Так, в ра шитых странах атомная энергия в электроснабжении занимает во Франции -75%, Бельгии—46,6%, Швеции - 46%, Японии – 36 и США- 19.7%. В России находится в эксплуатации 29 энерюблоков АЭС.

Эксплуатация объектов атомной энергетики связана с незначительным радиационным воздействием, однако возможные аварии (как известно, в 14 странах мира произошло более 150 аварий), а также испытательные взрывы ядерного оружия в атмосфере, продолжавшиеся с 1954 по 1963 гг., загрязнили радиоактивными веществами значительную часть планеты, Беспрецедентная по сложности и масштабам последствий авария, происшедшая в апреле 1986г. на Чернобыльской ЛЭС, привела к радиоактивному загрязнению части герриторнй 17 областей России, а радиоактивные выпадения достигли Австрии, Германии, Италии, Норвегии, Швеции, Польши, Румынии, Финляндии.

1. ИСТОЧНИКИ РАДИАЦИОННОГО ФОНА

ЕСТЕСТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

1 -Космические лучи

Космические лучи, в основном, приходят из глубины Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут являться источником первичною космическою излучения, достигая поверхности Земли или взаимодействуя с ее атмосферой, порождают вторичное излучение, приводя к образованию различных радионуклидов.

Первичное галактическое излучение может изменять свою плотность потока в связи с флюктуацией магнитного ноля Земли и 11-летним циклом солнечной активности, которые вызывают отклонение излучения при переходе к поверхности Земли и, вследствие этого, ослабляют излучение. Интенсивность первичного излучения может увеличиваться в 100 раз и более во время солнечных вспышек.

Частицы высоких энергий первичного космическою излучения, попадая в атмосферу и взаимодействуя с ядрами атомов воздуха, образуют

вторичное космическое излучение: нейтроны, протоны.

На Северном и Южном полюсах наблюдаются более высокие уровни радиации по сравнению с экваториальной областью благодаря магнитному полю, отклоняющему заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи). Необходимо также подчеркнуть тот факт, что уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Так, население, проживающее в Тегеране или Мехико, расположенных на высоте 4 км от уровня моря, получает годовые эффективные дозы, обусловленные космическим излучением, в 2-3 раза большие, чем население, проживающее на уровне моря- Безусловно, на дозу облучения влияет и продолжительность времени воздействия. Так, при перелете из Нью-Йорка в Париж пассажир обычного турбореактивного самолета получает дозу около 50 мкЗв, а пассажир сверхзвукового самолета вследствие уменьшения времени полета - на 20% меньше, хотя подвергается более интенсивному облучению. Всего за счет использования воздушного

транспорта человечество получает в год эффективную коллективную дозу

2 - Земная радиация

Радионуклиды земного происхождения дают наибольший вклад в дозу облучения от естественных источников. К ним относятся 32 нуклида, входящие и состав радиоактивных семейств. Наиболее важное эколого-гигиеническое значение из радионуклидов,  представляющих урановое и ториевое семейства, имеют. Эти радионуклиды распространены во всех объектах окружающей среды. В определенных количествах они всегда содержатся в теле человека.

Основной вклад в радиоактивность горных пород вносят радионуклиды семейства урана-радия (U) и торий (Th).

Естественная радиоактивность почв зависит, прежде всего, от радиоактивности материнских пород,  При этом наибольшей радиоактивностью обладают сероземы, наименьшей - торфяники.

Существенное значение как источник фонового облучения человека могут иметь поверхностные и подземные воды. 

В поверхностных и подземных пресных водах определяется значительное содержание К, однако оно меньше, чем в воде морей и океанов. Из подземных вод наибольшей радиоактивностью обладают воды, приуроченные к кислым магматическим породам, наименьшей  к осадочным породам. Последние чаще используются для целей коммунального водоснабжения.

Интенсивное вымывание радионуклидов из толщи горных пород приводит к образованию в некоторых районах радиоактивных вод.

Радиоактивность морской воды определяется, в основном, содержанием К, и в открытых морях н океанах достигает 13 Бк/л (1300 Б^м3). Органическая часть илов открытых водоемов содержит большое количество К, что обусловливает высокую радиоактивность по сравнению с почвами.

3 - Внутреннее облучение

Примерно 2/3 эффективной (эквивалентной) дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с воздухом, водой, пищей. При этом основная часть поступает от источников земного происхождения, и незначительная часть приходится на радиоактивные иэотопы типа С углерода и трития, которые образуются иод влиянием космической радиации.

В среднем человек получает около 180 микрозивертов в год за счет К, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Однако значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного ряда-U и в меньшей степени от радионуклидов ряда "Th.

Основной вклад в радиоактивность растительных и животных организмов вносит К,

Наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха газ - радон.

Радон

Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попавших в организм с вдыхаемым воздухом.

Rh - это радиоактивный газ, в 7,5 раз тяжелее, чем воздух, образующийся в цепочке радиоактивного распада U.

Основную часть дозы облучения от радона и продуктов его распада человек получает, находясь в закрытом, не проветриваемом помещении. В замкнутом помещении концентрация радона в среднем в 8 раз больше, чем в наружном воздухе. Радон поступает внутрь помещения и концентрируется в нем при просачивании через фундамент и пол из почвы или при высвобождении из строительных материалов (стены, потолок). Высокое содержание радона наблюдается в зданиях, стоящих на грунте с большим содержанием радия. Серьезную опасность для человека представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, наиболее часто наблюдающиеся при нахождении в ванной комнате.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ ИЗМЕНЕННЫЙ ЕСТЕСТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

Техногенный фон постоянно возрастает в связи с индустриализацией стран, в процессе которой в природную среду стали поступать в больших количествах естественные радионуклиды, извлекаемые из глубин Земли вместе с углем, рудой, нефтью, газом, минеральными удобрениями, термальными водами и др.

1. Главными источниками техногенного фона являются строительные материалы, к которым добавляются отходы добычи различных руд или угольная зола, сам угольный топливный цикл, а также добыча и применение а сельском хозяйстве удобрений для почв.

2. Одним из материалов, использование которого приводит к увеличению естественного фона излучения, является уголь. При добыче, сжигании угля, использовании угольной золы для строительных материалов происходит перераспределение радионуклидов из земных глубин в биосферу, что обусловливает увеличение облучения населения.

В некоторых странах более 1/3 образующейся золы используется в качестве добавки к цементам, асфальтам и бетонам. Последний иногда на 50% состоит из зольной пыли. Использование золы в качестве добавки к строительным материалам, а также при внесении ее в больших количествах в почву приводят к увеличению радиационного фона.

На отопление жилых домов и приготовление пищи расходуется меньше угля, чем на ТЭС, но зато вследствие несовершенства технологии больше зольной ныли летит в атмосферу в пересчете на единицу топлива, вследствие чего ожидаемая эффективная коллективная доза облучения населения за счет отопления домов углем значительно больше, чем в результате эксплуатации ТЭС.

Использование нефти на электростанциях также ведет к концентрированию радионуклидов U, Th, K. Еще меньшую радиационную опасность представляют производство и использование природного газа.

Добыча и использование фосфатных руд также обусловливает увеличение технологически повышенного естественного радиационного фона.

ИСКУССТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

1 - Ядерное оружие

Периодами наиболее интенсивных испытаний этого оружия были 1954-195Я гг. (США, Великобритания, СССР) и 1961-1962 rr, (СССР, США), когда было взорвано оружие общей мощностью 513 Меготротилового эквивалента. После 1963 г. испытания в атмосфере и под водой в СССР и США были прекращены, несколько серий испытаний в атмосфере до 1981 г. были проведены Францией и Китаем. Подземные испытания ядерного оружия проводятся по сей день, но они, как правило, происходят в условиях, исключающих радиоактивные осадки и загрязнение окружающей среды.

К середине 80-х п. прошлого века — пику гонки ядерных вооружений — две сверхдержавы — СССР и США накопили гигантские арсеналы атомного и термоядерного оружия: около 18 млрд. т в тротиловом эквиваленте (A.M. Рябчиков, 1987 г.), что составляло более 3 т на каждого жителя планеты. В разгар самого острого противостояния число ядерных боеголовок достигло 56400, причем мощность каждой из них была в среднем в 25 раз больше бомбы, взорванной над Хиросимой (около 13 кт). С учетом количества ядерного оружия еще трех держав (Франции, Англии и Китая) общая численность боеголовок составляла около 60 тыс.

Взрывная мощность накопленного ядерного оружия, по подсчетам специалистов, более чем в 1000 раз превышала взрывную мощность всех боеприпасов, использованных во время второй мировой войны (около 7 млн т), а также боевых действий в Корее и Вьетнаме (более 10 млн т) вместе взятых. В ходе указанных войн, как известно, погибло 44 млн человек. Ныне признается, что три страны (США, Россия и Китай) обладают возможностью многократного взаимного гарантированного уничтожения.

Испытания ядерного оружия: масштабы и экологические последствия.

Из материалов ООН известно, что с 1945 по конец 19S7 г. на нашей планете было проведено 1741 ядерное испытание, из них 899 взрывов осуществили США (по другим данным — 919), 620 — СССР, 151 — Франция, 41 — Англия и 30 — КНР. К 1989 г. было проведено уже 1880 взрывов. При этом суммарная мощность ядерных взрывов, произведенных только в США, равнялась 11050 атомным бомбам, сброшенным на Хиросиму (В.В. Довгуша и др., 1995 г.). СССР в 1962 г. испытал на полигоне Новая Земля сверхмощную бомбу в 52 мегатонны. Напомним, общее количество взрывчатки, использованное в годы второй мировой войны, составило около 7 мегатонн.

В течение почти 40 лет ядерных испытаний на Земле происходило накопление радионуклидов. В биосферу было выброшено 12,5 т продуктов деления (при взрыве атомной бомбы над Хиросимой выделилось около 1 кг продуктов деления). Взрывы изменили равновесное содержание в атмосфере углерода |4С (с периодом полураспада 5730 лет) на 2,6%, а радиоактивного изотопа трития (с периодом полураспада 12,3 года) — почти в 100 раз. 

Радиоактивное излучение на поверхности Земли достигло к 1963 г 2% сверх естественного фона.

2 - Атомные электростанции

В РФ насчитывается 29 энергоблоков. В центральной России (Центральный и Центрально-Черноземный экономические районы) в настоящее время присутствуют четыре атомные электростанции. Общая мощность их ядерных энергетических установок составляет около 11 мВт.

Следует отметить, что перед электростанциями на иных видах топлива АЭС имеют ряд экологических преимуществ. Они сохраняют для населения жизненные пространства, тогда как вокруг угольных электростанций сепии гектаров занимают золоотвалы вредной угольной пыли; для эксплуатации гидроэлектростанций затопляют под водохранилища плодородные пойменные луга, а использование ветряных источников электроэнергии, сопровождаемое интенсивными акустическими колебаниями, распугивает на километры вокруг себя все живое.

Установлено, что влияние АЭС на радиоактивное загрязнение почв и фунтов незначительно и несопоставимо с ее естественным уровнем радиоактивности Показано, что золоотвалы угольных станций создают радиационный фон в 5-40 раз выше, чем выбросы АЭС.

В то же время, необходимо учитывать, что тепловые выбросы АЭС в 1,5 раза больше, чем на ТЭС, и это часто приводит к ухудшению экологической ситуации как в водоемах-охладителях, так и в близлежащих естественных водоемах и грунтовых водах.

В выбросах АЭС в атмосферу присутствуюттакие радионуклиды, как радиоактивные благородные газы (ксенон, криптон),

Аварии на радиационных объектах.

Какой бы совершенной ни была современная боевая техника, какие бы системы контроля и подстраховки не устанавливались, аварии и катастрофы невозможно исключить. Согласно источникам, за последние 40 лет произошло не менее 130 серьезных аварий только американских бомбардировщиков и ракет, при которых была вероятность ядерного или даже термоядерного взрыва. В результате аварий и катастроф на советских и российских АПЛ с 1968 по 2000 г. в Мировом океане оказалось 7 энергетических ядерных установок. Всего же, по данным американского журнала «Тайме», на дне Мирового океана находится 7 затонувших АПЛ различной национальной принадлежности, 10 атомных реакторов и 50 ядерных (атомных и водородных) боеприпасов.

Согласно японским исследованиям, в результате коррозии в морской воде уже «потекла» водородная бомба, которую американцы потеряли в Тихом океане. Выявлена повышенная радиоактивность и в районе, где лежат на дне погибшие АПЛ США «Трешер» и «Скорпион».

Чтобы подчеркнуть важность мероприятий, направленных на предотвращение аварий на радиационно-опасных объектах, академик В. Котлов (1997 г.) указывает, что в РФ насчитывается таковых 34 тысячи. Из них 29 атомных энергоблоков, 113 научно-исследовательских реакторов, критических и подкритических сборок с ядерными материалами, 245 АПЛ, из которых большая часть выведена из эксплуатации, 12 атомных надводных судов, тысячи тонн отработанного ядерного топлива, 3 млрд кюри временно захороненных РАО.

Чернобыльская катастрофа: трагический опыт и предупреждение. Серьезным предостережением человечеству явилась катастрофа, случившаяся на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. и нанесшая непоправимый ущерб как множеству людей, так и развитию отечественной атомной энергетики.

Во время плановых исследований реактор четвертого энергоблока, загруженный 180 т радиоактивного топлива, потерял управление, что привело к взрыву и выбросу в атмосферу около 50 т топлива. Оно испарилось и образовало огромный атмосферный резервуар долгоживущих радионуклидов. Еще около 70 т топлива было выброшено за пределы реактора с периферийных участков активной зоны боковыми лучами взрыва. Помимо топлива взрывом было выброшено и около 700 т радиоактивного реакторного графита. Примерно 50 т ядерного топлива и 800 т графита остались в разрушенном реакторе. Вследствие большой температуры в нем графит в последующие дни выгорел и тем самым способствовал увеличению количества радиоактивных осадков. Отметим для сравнения, что общая масса радиоактивных веществ, которые образовались в результате взрыва бомбы над Хиросимой, составила лишь 4,5 т. При этом долгоживущих и поэтому особо опасных радионуклидов поступило в биосферу в 600 раз больше, нежели после ядерного взрыва 1945 г.

Согласно имеющимся данным, последствия катастрофы оказались крайне тяжелыми. Во время самой аварии погибли 2 человека, 29 умерли позже от острого лучевого поражения, около 150 тыс. человек эвакуированы из 30 километровой зоны, которая прилегает к АЭС. В этой зоне запрещены проживание людей и ведение хозяйственной деятельности.

Выброшенное из реактора топливо в виде мелкодисперсных частиц диоксида урана, высокоактивных радионуклидов Йода-131, плутония-239, нептуния-139, цезия-Ш, стронция-90 и других радиоактивных изотопов, вызвало зафязнение многих регионов. При этом наиболее сильно пострадали районы Гомельской, Могилевской, Брянской, Киевской и Житомирской областей.

Ученые считают, что последствия катастрофы, прежде всего в отношении здоровья людей, в наибольшей степени проявят себя через 10 лет после взрыва, т.е. в конце XX века. Следы ее в генном аппарате человека исчезнут не ранее чем через сорок поколений, т.е. почти через 1000 лет. Сейчас прогнозы уточняются.

Огромную опасность для здоровья человека представляет избирательное накопление радионуклидов в различных частях тела. Так, стронций-90, который легко аккумулируется в травах, переходит в организм, например, коровы, а далее с ее молоком попадает в организм человека. В случае его накопления в костном мозге развиваются лейкоз или опухоль кости. Цезий-137, будучи менее растворимым, попадает в организм вместе с растительной пищей и аккумулируется в печени или в половых железах. Последнее обстоятельство может привести к возникновению наследственных изменений.

3. Хранение и обезвреживание радиоактивных отходов. 

Количество и объемы средне- и низкоактивных РАО чрезвычайно велики. Предполагается., что к 2000 г, в России их накопится около 1,5млн м3, в США — около 3,6 млн м3.

Почти 98,5% ядерного топлива АЭС идет в отходы, представляющие собой радиоактивные продукты расщепления (плутоний, цезий, стронций и т.д.), которые нельзя уничтожить, а можно лишь вечно хранить на спецскладах.

Еше более опасные последствия имеют место в случаях катастроф и аварий на атомных объектах и предприятиях.

Крупная авария произошла в 1957 г. в Челябинской области на радиохимическом заводе по переработке ядерного топлива и извлечения плутония для ядерных бомб. Этот завод с 1949 г. сбрасывал РАО в открытые водоемы, в частности, в озеро Карагай поступило 120 млн кюри (1Ки=3,7-10шБк), что в два раза больше, чем в результате катастрофы в Чернобыле.

В дальнейшем для жидких РАО были изготовлены бетонные емкости с покрытием из нержавеющей стали. Однако именно в них произошел взрыв с выбросом 2 млн кюри. Облако прошло на север, оставив радиоактивный след длиной 105 км и шириной до 8 км. Из зараженной зоны переселили 17 тыс. жителей. Ликвидация следа производится до сих пор.

В системе МО РФ очень острой стала проблема нейтрализации РАО, которые образуются в процессе эксплуатации и ремонта, а также вследствие вывода из боевого состава атомных подводных лодок (АПЛ) 1 и 2-го поколений. Уже сейчас на Северном флоте, например, скопилось около 90 АПЛ с выслужившими свой срок реакторами. Всего же в пяти ядерных флотах мира (США, Россия, Китай, Англия и Франция) в 1990—1995 гг. предполагалось списать 190 реакторов. При плановом сроке отстоя активных зон реакторов до 5—6 лет некоторые установки находятся в этом режиме от 7 до 14 лет. При этом специалисты отмечают, что ВМФ не хватает хранилищ для РАО, а имеющиеся находятся далеко не в лучшем состоянии.

Захоронение и обеззараживание РАО: 

Свалки РАО в морях, в том числе и российских, возникли вслед за появлением атомного флота у ряда стран. Сбросы РАО, начавшиеся уже в 1959 г., продолжались систематически вплоть до 1992 г. в некоторых районах Балтийского, Баренцева, Белого, Карского, Охотского и Японского морей, а также в прибрежных водах архипелага Новая Земля и полуострова Камчатка.

По сводным данным (В.В. Догуша, 1995 г.), в период с 1964 по 1991 г. в северных морях затоплено 4900 контейнеров с твердыми РАО низкой и средней степени активности. У восточных берегов России, в Японском и Охотском морях за 1986—2000 г. было захоронено 6868 контейнеров со средне- и низкоактивными твердыми РАО, а также 38 судов и более 100 крупногабаритных обьектов. Их суммарная активность оценивается специалистами в 22,2 тыс. кюри. За 30 лет эксплуатации атомного флота в экосистемы северных морей поступило около 100 тыс. м3 жидких РАО с активностью более 24 тыс. кюри.

Общее количество РАО, сброшенных в море США только в 1946— 1970 гг. составило более 86 тыс. контейнеров с суммарной радиоактивностью около 95 тыс. кюри. В 1971 — 1983 г.г. РАО предприятий военной и мирной атомной промышленности регулярно сбрасывали в морс Бельгия, Англия, Нидерланды и Швейцария, эпизодически — Франция, Италия, ФРГ, Швеция, Япония, Южная Корея. Подсчитано, что всего за 1967—1992 г. в Атлантическом океане оказалось 94603 т РАО, размещенных в 188188 контейнерах, обшей активностью более I млн кюри.

К настоящему времени выработаны (К.М. Сытник и др.) следующие технологии захоронения РАО;

1) для больших количеств высокоактивных РАО — концентрирование и последующее хранение (по-средством остекловьщания, бетонирования и складирования в глубоких шахтах); 2) для небольших количеств высокоактивных РАО — извлечение долгоживущих изотопов с высокой токсичностью (ядовитостью) перед удалением остаточной активности;

3) для отходов средней степени активности — хранение до достижения распада коротко-живущих изотопов и последующее рассеивание в той или иной среде:

4) для относительно небольших количеств слабоактивных отходов — разбавление (например, водой) и последующее рассеивание.

1. Захоронение в изолированном виде (в капсулах). Технология состоит в переводе РАО в стекловидное состояние (путем заливания жидким стеклом), смешении с цементом или в заключении остеклованной массы в коррозионностойкие контейнеры, которые способны выдержать большое внешнее давление. После этого их сбрасывают на большие глубины. Англичане замуровывают отходы в бочки и сбрасывают в море. В России для захоронения, как правило, используют так называемые водные линзы. В них закачивают в жидком виде не только радиоактивный стронций и цезий, но и плутоний-239, период полураспада которого составляет 24 тыс. лет. Если за эти тысячелетия герметичность линзы нарушится, последствия будут катастрофическими.

  1.  Захоронение малоактивных РАО в предварительно разбавлен ном виде. Для тою, чтобы радиоактивность отходов, попавши в морскую среду, быстро убывала, сброс их рекомендовано осуществлять во время движения судна и желательно под винт. Ныне законодательство России запрещает подобное захоронение.

3. Длительное хранение высокоактивных РАО. Хранение высокоактивных жидких отходов (обычно это водные азотнокислые растворы) осуществляется в баках из нержавеющей стали с двойным дном, объемом от нескольких десятков до нескольких сотен кубометров. Устанавливают их в бетонных камерах, а для того, чтобы предотвратить возможный взрыв скапливающегося водорода, резервуар непрерывно продувают воздухом. Отработанный воздух в дальнейшем очищают от радиоактивных аэрозолей в специальных фильтрах.

Содержимое некоторых баков постоянно перемешивают, так как выпадение твердых частиц, например плутония или урана, может привести к накоплению критической массы и, следовательно, инициировать ядерный взрыв. Выпадение же в осадок радиоактивных солей другой природы может способствовать резкому повышению температуры и также породить взрыв, но уже тепловой, с выходом радиоактивности в окружающую среду.

Современное хранилище высокорадиоактивных отходов состоит из вертикальных шахт, горизонтальных штреков (коридоров) и собственно помещений для захоронений, сооружаемых, например, в соляных породах на глубине порядка 600 м. В полу помещения бурятся шурфы для хранения канистр с растворами отходов высокой удельной активности (ОВУА). Между шурфами необходимо выдерживать расстояние от 10 до 50 м. Причиной такого разнесения канистр друг от друга является их сильное тепловыделение; нарушение режима последнего может привести к катастрофе.

4. На Западе (США, Франция) прорабатывалось несколько проектов долговременных хранилищ ОВУА, включая и довольно экзотические. Один из них связан с запуском тяжелых ракет, загруженных высокоактивными отходами, в сторону Солнца, с последующим их уничтожением. Однако следует помнить, что, согласно статистике, до 2% запусков ракет заканчиваются их авариями в пределах атмосферы. Подобная катастрофа, естественно, обернется тяжелейшими последствиями, соизмеримыми с чернобыльской. В США ведутся длительная дискуссия и поиск мест для размещения двух грандиозных хранилищ для РАО на период до 10 тыс. лет. Они будут размешаться на глубине 300 — 1000 м в местах, не подверженных землетрясениям. Стоимость указанного проекта оценивается в 27 млрд дол.

На территории России суммарная активность незахороненных радиоактивных отходов, по некоторым оценкам, превышает 4 млрд Ки. В России есть 15 полигонов для захоронения, центры по утилизации отходов (Чслябинск-65, Красиоярск-26).

Аварии с выбросом радиоактивных веществ, которые имели место на ПО «Маяк» на севере Челябинской области, привели к образованию под озером Карагай «линзы» из радиоактивных рассолов, которая движется в направлении реки Теча со скоростью 80 м в год. Если эти соли попадут в водные объекты, то может быть загрязнена значительная территория Западной Сибири и затем Ледовитый океан. Подобная ситуация сложилась и в бассейне Оби в Томской области в результате деятельности Сибирского химического комбината.

В Карском море были затоплены радиоактивные отходы с умеренной радиоактивностью почти 2,5 МКи, что позволило считать Карское море потенциально опасным районом Мирового океана. Опубликованные данные послужили толчком для более детальных исследований.

Согласно российскому законодательству, отходы, образующиеся в Процессе переработки иностранного отработанного ядерного топлива, Должны быть отправлены обратно — в ту страну, из которой они поступили. Эчхэ является мощным сдерживающим факторов для любой страны, желающей избавиться от этого вида высокоактивных отходов, а также для коммерческой деятельности.

РАДИАЦИОННАЯ СИТУАЦИЯ В РФ

Радиоактивное загрязнение приземного слоя атмосферы

За пределами загрязненных в результате Чернобыльской аварии территорий средние концентрации в воздухе таких радионуклидов, как цезий-137 и стронций-90, составляли соответственно 6,0410-7

Содержание радионуклидов в атмосферных выпадениях на загрязненных территориях Европейской части России также существенно превышало среднее по стране в 10 раз.

В районах, расположенных в зоне влияния ПО "Маяк" на Южном Урале, выпадения цезия-137 из атмосферы в течение 1994 г. были в 50-100 раз больше, чем в среднем по стране.

Радиоактивное загрязнение местности

1. В Европейской части России - это территории, загрязненные в результате аварии на Чернобыльской АЭС, где основным радионуклидом является цезий-137.

2. На Южном Урале - это районы, примыкающие к ПО "Маяк", и Восточно-Уральский радиоактивный след, образовавшийся в результате аварии на этом предприятии в 1957 г. и вследствие ветрового разноса радиоактивных аэрозолей пересохшего технологического водоема №9 ПО "Маяк" (оз. Карачай) в 1967 г.

3. На территории, попавшей под радиоактивные выпадения в результате аварии на Сибирском химическом комбинате (СХК).

Радиоактивное загрязнение водных систем

1. В водах рек, протекающих по загрязненным территориям Европейской части России, наблюдались повышенные концентрации цезия-137 и стронция – 90.

2. На Южном Урале в р.Теча, куда в 40-50-х гг. производились сбросы жидких радиоактивных стоков ПО "Маяк", концентрации стронция-90 в речной воде в 100-1000 раз превышали фоновые.

3. Уровни загрязнения морской воды стронцием-90 также не изменились по сравнению с 1993 г. В водах Каспийского, Охотского, Карского и Баренцева морей, а также в водах Тихого океана, омывающих берега Камчатки, концентрация стронция-90 колебалась в пределах (0,03-0,6)410-12 Ки/л.


Радиоактивные отходы

Предприятия Минатома России, на которых сосредоточены
радиохимические производства (ПО "Маяк", Сибирский химический
комбинат, Горно-химический комбинат), продолжают оставаться
потенциальными источниками радиоактивного загрязнения прилегающих
территорий. В ходе их эксплуатации накоплено большое количество
жидких и твердых радиоактивных отходов, суммарная активность которых
достигает 1,5 млрд. Ки. Особую озабоченность вызывает сосредоточение
средне- и низкоактивных жидких отходов в открытых водоемах-
хранилищах радиоактивных отходов на указанных предприятиях. В оз.Карачай. служившем до последнего времени приемником среднеактивных отходов, находится около 120 млн.Ки активности, преимущественно за
счет стронция-90 и цезия-137. В каскаде промышленных водоемов,
созданных в пойменной части верховьев р. Теча после прекращения
сбросов в нее отходов радиохимического производства, накоплено 350
,- млн. мЗ загрязненной воды, являющейся по сути своей низкоактивными отходами с суммарной активностью около 200 тыс. Ки. Наличие поверхностных водоемов-хранилищ жидких отходов приводит к проникновению радиоактивных веществ в грунтовые и подземные воды. Под оз. Карачай сформировалась линза загрязненных подземных вод объемом около 4 млн. мЗ и площадью до 10 км2. Скорость пространственного перемещения загрязненных подземных вод достигает 80 м/год. Существует возможность проникновения этих вод в другие водоносные структуры и выноса радионуклидов в гидрографическую сеть.

В настоящее время на 29 энергоблоках АЭС страны хранится 140 тыс. мЗ жидких отходов общей активностью 29 тыс. Ки, 8 тыс. мЗ отвержденных отходов активностью 2 тыс. Ки и 120 тыс. мЗ твердых отходов (оборудование,строительный мусор).

К настоящему времени в хранилищах пунктов накоплено около 200 тыс. мЗ отходов общей активностью около 2 млн. Ки.

К настоящему времени из эксплуатации выведено 121 АПЛ (СФ -70,ТОФ - 51), активные зоны выгружены на 42 ПЛА (СФ - 18, ТОФ - 24).  В большинстве случаев отработавшее топливо находится в реакторах 15 и более лет.

В составе выведенных из эксплуатации АПЛ - 4 лодки с аварийными реакторами, способы утилизации которых до сих пор не разработаны.

Хранилища отработавшего ядерного топлива Мурманского морского пароходства (плавтехбазы "Лотта", "Лепсе" и "Имандра"), береговые и * плавучие хранилища ОЯТ ВМФ - 4 береговых технических базы (БТБ) и 9 плавучих (ПТБ) - полностью загружены.

Влияние малых доз радиации на здоровье детей.

Воздействие различных видов ионизирующего излучения в больших дозах вызывает соматические эффекты у облученного индивидуума и генетические эффекты у потомства. Соматические эффекты подразделяются на ранние — нестохастические и поздние — стохастические. К нестохастическим эффектам относят развитие острой и хронической лучевой болезни, местные радиационные поражения (лучевые катаракта, ожоги), функциональные и морфологические изменения органов и систем. Стохастические эффекты включают развитие лейкозов,    новообразований    различной    локализации    и    врожденной патологии, обусловленной тератогенным влиянием радиации на плод.

Не стохастические эффекты. Облучение в малых дозах радиации не вызывает острой и хронической лучевой болезни, а также местных радиационных поражений. Влияние допороговых доз на функциональное состояние и морфологию органов во многом зависит от величины дозы. При дозах, близких к пороговым (50—100 бэр общего облучения), возможны следующие соматические эффекты.

1.В костно-мышечной системе происходит замедление роста, зависящее от возраста в момент облучения (чувствительность к облучению обратно пропорциональна возрасту ребенка.

2. Сердце: также является радиорезистентным органом в отличие от сосудистой системы, которая реагирует на радиационное воздействие развитием синдрома вегетососудистой дистонии, связанным с повышенной возбудимостью высших вегетативных отделов нервной системы, вызывающей изменения в нейрогуморальных механизмах регуляции гемодинамики.

3. Морфологических изменений ЦНС, как правило, не отмечается, но возможно замедление созревания высших отделов головного мозга, что отрицательно сказывается на психическом развитии ребенка.

4. Желудочно-кишечный тракт поражается одним из первых при облучении в дозе свыше 100 бэр, но практически не страдает при допороговом лучевом воздействии.

5. Наиболее радиочувствительными элементами организма являются  кроветворные клетки. При одномоментном облучении в дозе 50—100 бэр могут происходить нерезко выраженные изменения гемограммы (снижение количества тромбоцитов, лейкоцитов, эритроцитов). При хроническом облучении в суммарной дозе 50—100 бэр возможно развитие нарастающей нейхтропении, лимфоцитопении, тромбоцитопении, реже анемии.

6. Общее   облучение   до   100   бэр   не   вызывает   изменений  деятельности эндокринных желез. Локальное воздействие на щитовидную железу дозы 30—200 бэр может вызвать функциональные изменения, а дозы свыше 200 бэр — такие заболевания, как узловой зоб, аутоиммунный тиреоидит, приобретенный гипотиреоз, рак щитовидной железы.

В то же время у детей встречаются различные отклонения в состоянии здоровья. В настоящее время не установлена их прямая связь с радиоактивным воздействием. У большинства детей выявляются различные заболевания: хронический тонзиллит, хронические  воспалительные заболевания желудочно-кишечного тракта (хронический гастродуоденит, хронический холецистохолангит), множественный кариес, гиперплазия щитовидной железы I—II степени без нарушения ее функции, расстройства вегетативной нервной системы (вегетососудистая дистония, астеновегетативный синдром). Для детей раннего возраста характерно наличие рахита, паратрофии, аллергодерматозов.

Стохастические эффекты. Увеличение числа онкологических заболеваний (и соответственно их проявлений в клинической практике) возможно через 2—4 года после облучения. Лейкозы являются одним из наиболее характерных радиационных стохастических эффектов. Не отмечено четкой зависимости увеличения частоты лейкозов, связанных с радиационным воздействием, у детей, проживающих вблизи ядерных производств и полигонов, и у взрослых участников ядерных испытаний. Среди детей, облученных в период внутриутробного развития в Хиросиме и Нагасаки, также не обнаружено повышенной склонности к заболеванию раком. При этом существует риск увеличения случаев лейкозов у детей, отцы которых работают на ядерных производствах. Отсутствует в настоящее время рост лейкозов или сблидных опухолей у детей из радиационого загрязненных областей.

Лекция 7.

ВЛИЯНИЕ ТРАНСПОРТА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Наряду с энергетикой, промышленностью, сельским хозяйством и строительством на окружающую среду существенное воздействие оказывает транспорт. Транспорт всегда играл важную роль в жизни человечества, но особенно его роль возросла в XX в. Расстояние между любыми двумя точками земного шара можно преодолеть за несколько часов.

Различают следующие основные виды транспорта: автомобильный, воздушный, железнодорожный, морской, речной, магистральный трубопроводный (нефтепроводы и газопроводы).

В настоящее время земной шар покрыт густой сетью путей сообщения. Протяженность магистральных автомобильных дорог мира с твердым покрытием превышает 11,5 млн км, воздушных линий — 5,3 млн км, железных дорог — 1,3 млн км, трубопроводов — около 1 млн км, внутренних водных путей — 600 тыс. км. Транспорт стал одной из крупнейших отраслей народного хозяйства. На транспорте занято 9 % всех работающих в народном хозяйстве, транспортом потребляется примерно 13% топливно-энергетических ресурсов, расходуемых в народном хозяйстве. Большую долю транспортной работы выполняет промышленный транспорт, в составе которого примерно 30 — 35% перевозок совершают железные дороги и около 60% — автомобили, а оставшиеся 5 — 10% — конвейерные виды (трубопроводы, транспортеры, канатные дороги), а также речные и морские суда.

Воздействие различных видов транспорта на окружающую среду происходит различными путями.

Современным крупным аэропортам требуется, как правило, 25 — 50 км2 площади. Аэропорт в Далласе (штат Техас в США) занимает 70 км2. Добавим к этому, что примерно 120 км2 в зоне современного аэропорта становятся непригодными для заселения в основном по условиям безопасности полетов и чрезмерного шума.

Кардинально решает проблему экономии площадей строительство железных и автомобильных дорог на эстакадах и особенно под землей. Но такие сооружения существенно повышают стоимость транспортных сооружений: на эстакадах — в 1,5 — 2 раза, под землей — $ 3 — 4 раза. Во многих городах мира на эстакады подняты автомобильные и железные дороги, а также линии метрополитена. На эстакаду поднята скоростная железная дорога между Токио и Осака. С целью экономии площадей сооружаются также многоэтажные и подземные* гаражи и стоянки автомобилей. В Женеве, например, подземный гараж размещен даже под частью площади озера. Строятся подземные железнодорожные вокзалы. Примером грандиозного подземного вокзала может служить новый вокзал в Токио. Уже давно практикуется использование территорий, отвоеванных у моря. Наибольший опыт в этом отношении накопили Нидерланды, примерно 1/3 территории которой когда-то была дном моря. Сегодня в Нидерландах изучаются и реализуются возможности строительства новых островов в Северном море для размещения аэродромов, причалов для погрузки и разгрузки супертанкеров, а также мусоросжигательных станций и заводов по переработке отходов производства и быта.

В Японии значительная часть эстакады монорельсовой дороги, связывающей центр Токио с аэропортом, проходит не над берегом, а непосредственно над морем вдоль берега. Там же созданы искусственные острова. Токио и Осака частично стоят на земле, отвоеванной у моря. Голландский метод осушения территории с помощью дамб был использован в США при сооружении аэродрома в Чикаго на берегу озера Мичиган, а также в Великобритании на ряде островов.

Все виды транспорта в той или иной степени вызывают загрязнение водного бассейна. Наиболее распространенными загрязнителями, которые вводятся транспортом в гидросферу, являются нефть и нефтепродукты. Эти загрязнения усиливаются из-за ава-

рий танкеров, перевозящих нефть. К 70-м годам XX в. многие крупные реки и озера оказались в той или иной степени загрязненными. Загрязнена нефтью вода многих морей, особенно в бассейне Средиземного моря, в частности в районах Неаполя, Венеции, Генуи, Марселя. Нефтяная пленка задерживает на 35 — 40% ультрафиолетовое излучение и тем самым снижает фотосинтез и образование биомассы в океане. Она же затрудняет обмен кислородом между гидросферой и атмосферой, а находящаяся в воде 1 т нефти поглощает почти весь кислород, растворенный в 400 тыс. т воды. Нефть не только плавает, но и тонет, отравляя глубинные массы воды. Уже сегодня ущерб по объему морепродуктов, которыми пользуется человек, оценивается в 20 млн т в год, или около 25%.

Транспорт вместе с промышленностью являются в настоящее время главными источниками загрязнения воздушного бассейна. Особую ответственность несет автомобильный транспорт. По американским данным, в 1960 г. на его долю приходилось более 55 % общей массы загрязнителей, при этом особенно много выбрасывается окиси углерода (81 %). Иными словами, транспорт выделяет значительную часть загрязнителей, приходящихся на энергетику, промышленность и прочие сферы экономики.

Современный автомобиль для сгорания 1 кг бензина расходует около 200 л кислорода. Это больше объема кислорода, вдыхаемого человеком на протяжении суток. В среднем при пробеге 15 тыс. км за год автомобиль сжигает 1,5 — 2 т топлива и 20 — 30 т кислорода. Реактивный пассажирский самолет при перелете из Парижа в Нью-Йорк тратит 35 т кислорода.

1. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ

Автомобильный транспорт относится к основным источникам загрязнения окружающей среды [38]. В крупных городах на долю автотранспорта приходится более половины объема вредных выбросов в атмосферу. В мегаполисах эта величина еще больше: Санкт-Петербург — 71 %, Москва — 88%. Несоответствие транспортных средств экологическим требованиям при продолжающемся увеличении транспортных потоков и плохих дорожных условиях приводит к постоянному возрастанию загрязнения атмосферного воздуха, почв и водных объектов. Уровни загрязнения воздуха оксидами азота и углерода, углеводородами и другими вредными веществами на большинстве автомагистралей в 5 —10 раз превышают предельно допустимые концентрации.

Большинство сортов применяемого ныне бензина содержит в качестве антидетонационной присадки тетраэтилсвинец (0,41 — 0,82 г/л). Бензин с такой присадкой называют этилированным. Применение этой присадки позволяет сократить потребление топлива, но загрязняет атмосферу соединениями свинца.

В России в 1997 г. эксплуатировалось 22,5 млн единиц автомобильной техники, в том числе более 17,6 млн легковых автомобилей. В стране насчитывается около 4 тыс. крупных и более 200 тыс. мелких предприятий, занятых непосредственно перевозками.

Низкий технический уровень отечественных автомобилей и эксплуатацию, не соответствующую требованиям национальных стандартов, подтвердили результаты операции «Чистый воздух», проведенной в 1997 г. Практически во всех субъектах Российской Федерации отмечено, что доля автомобилей, эксплуатируемых с превышением действующих нормативов по токсичности и дым-ности, в среднем составляет 20 — 25 % и в отдельных регионах страны достигает 40 %.

Основными причинами сложной экологической обстановки в городах, связанной с эксплуатацией автотранспорта, являются:

  •   отсутствие надлежащего контроля на предприятиях за соблюдением нормативов государственных стандартов по токсичности и дымности отработавших газов транспортных средств;
  •   выпуск этилированных автомобильных бензинов, не позволяющих исключить выбросы соединений свинца и использовать каталитические нейтрализаторы;
  •   слабый контроль за качеством реализуемого моторного топлива;
  •   недостаточное внимание, уделяемое переводу автотранспорта на менее токсичные виды топлива;
  •   въезд на территорию городов большегрузного транспорта;
  •   отсутствие достаточной нормативной базы, низкий эффект экономического механизма управления охраной окружающей среды на транспорте.

В 2000 г. мировой парк автомобилей достиг примерно 1 млрд единиц, из которых 83 — 85 % приходится на легковые автомобили, а 15—-17% — на грузовые автомобили и автобусы. Из общего числа легковых автомашин примерно 40 % сосредоточено в США, 10% — в Японии и 20% — в четырех европейских странах: ФРГ, Франции, Италии и Великобритании. На каждую 1000 жителей в 2001 г. в среднем приходилось: в США — 534 автомобиля, Франции — 454, в Великобритании — 322, в России — 167 автомашин.

Если поставить все существующие сегодня в мире автомобили бампер к бамперу, они составят ленту в 4 млн км, которой 100 раз можно обмотать земной шар по экватору. Специалисты Массачу-" сетского технологического института (США) считают, что и после 2000 г., несмотря на развитие сети общественного транспорта, личные автомашины будут составлять примерно 75% всего транспортного парка.

Влияние на человека отработавших газов автомобилей

По воздействию на организм человека компоненты отработавших газов (табл. 4) подразделяются на:

токсичные — оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды, альдегиды, свинцовые соединения;

канцерогенные — бенз(а)пирен;

раздражающего действия — оксиды серы, углеводороды.

Влияние перечисленных компонентов отработанных газов на организм человека зависит от их концентрации в атмосфере и продолжительности воздействия.

Состав отработавших газов (ОГ)

Двигатели

Состав отработавших газов, %

н2о

(пар)

со2

СО

СХНУ

Сажа

Бензиновые

74—77

0,3—0,8

3-5,5

5-12

5-10

До 0,8

0,2-3

До 0,4

Дизельные

76-78

2—18

0,5-4

1-10

0,02-5

До 0,5

До 0,5

До 1,1

Состав выбросов

75

3

5

11

5

0,15

0,5

-

Масса выбросов при пробеге 15000 км за год

15т

0,6 т

1т

2,275 т

1т

30 кг

100 кг

-

Оксид углерода— газ без цвета и запаха.При вдыхании проникает в кровь и образует комплексное соединение с гемоглобином — карбоксигемоглобин. Оксид углерода реагирует с гемоглобином в 210 раз быстрее, чем кислород, что приводит к развитию кислородной недостаточности. Признаками кислородной недостаточности являются нарушения в центральной нервной системе, поражение дыхательной системы, снижение остроты зрения. Увеличенные среднесуточные концентрации оксида углерода способствуют возрастанию смертности лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Оксид углерода в воздухе в зависимости от степени концентрации вызывает:

слабое отравление через 1 ч (С = 0,05 об. %);

потерю сознания через несколько вдохов (С = 1 об. %).
Оксиды азота — смесь различных оксидов: NO2, N2O3, N2O4.
Наибольшую опасность представляет NO2.

Воздействие оксидов азота на человека приводит к нарушению функций легких и бронхов. Воздействию оксидов азота в большей степени подвержены дети и люди, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Оксиды азота в воздухе в зависимости от концентрации вызывают:

раздражение слизистых оболочек носа и глаз (С = 0,001 об.%);

начало кислородного голодания (С = 0,001 об. %);

отек легких (С = 0,008 об. %).

Сернистый ангидрид— бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворяется в воде, образуя сернистую кислоту. Длительное воздействие даже относительно низких концентраций сернлеваний, способствует возникновению бронхитов, астмы и других респираторных заболеваний.

Сернистый ангидрид в воздухе в зависимости от степени концентрации вызывает:

раздражение слизистой оболочки глаз, кашель (С = 0,001 % об.);

раздражение слизистой оболочки горла (С = 0,002 об. %);

отравление через 3 мин (С = 0,004 об. %);

отравление через 1 мин (С = 0,01 об. %).

Углеводороды — группа соединений типа СХНУ. Обладают неприятным запахом. В результате фотохимических реакций углеводородов с оксидами азота образуется смог.

Бензапирен — полициклический и ароматический углеводород (ПАУ). При нормальных атмосферных условиях — кристаллический продукт, плохо растворимый в воде. Попадая в организм человека, ПАУ постепенно накапливается до критических концентраций и стимулирует образование злокачественных опухолей.

Сажа — твердый фильтрат отработавших газов, состоящий в основном из частиц углерода. Непосредственной опасности для человека не представляет. Влияние сажи проявляется в неприятном ощущении загрязненности воздуха. Сажа является адсорбентом канцерогенных веществ (ПАУ до 2 %) и способствует усилению влияния других токсических компонентов, например сернистого ангидрида.

Соединения свинца появляются в отработавших газах в случаях применения тетраэтилсвинца — антидетонационной присадки к бензинам. Свинец способен накапливаться в организме, попадая в него через дыхательные пути, с пищей и через кожу. Поражает центральную нервную систему и кроветворные органы.

истого ангидрида увеличивает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, способствует возникновению бронхитов, астмы и других респираторных заболеваний.

Сернистый ангидрид в воздухе в зависимости от степени концентрации вызывает:

раздражение слизистой оболочки глаз, кашель (С = 0,001 % об.);

раздражение слизистой оболочки горла (С = 0,002 об. %);

отравление через 3 мин (С = 0,004 об. %);

отравление через 1 мин (С = 0,01 об. %).

Углеводороды — группа соединений типа СХНУ. Обладают неприятным запахом. В результате фотохимических реакций углеводородов с оксидами азота образуется смог.

Бензапирен — полициклический и ароматический углеводород (ПАУ). При нормальных атмосферных условиях — кристаллический продукт, плохо растворимый в воде. Попадая в организм человека, ПАУ постепенно накапливается до критических концентраций и стимулирует образование злокачественных опухолей.

Сажа — твердый фильтрат отработавших газов, состоящий в основном из частиц углерода. Непосредственной опасности для человека не представляет. Влияние сажи проявляется в неприятном ощущении загрязненности воздуха. Сажа является адсорбентом канцерогенных веществ (ПАУ до 2 %) и способствует усилению влияния других токсических компонентов, например сернистого ангидрида.

Соединения свинца появляются в отработавших газах в случаях применения тетраэтилсвинца — антидетонационной присадки к бензинам. Свинец способен накапливаться в организме, попадая в него через дыхательные пути, с пищей и через кожу. Поражает центральную нервную систему и кроветворные органы.

Для многих крупных городов характерно превышение предельно допустимой концентрации оксида углерода в 20 — 30 раз, с чем врачи связывают высокую смертность от инфаркта миокарда.

Концентрация оксидов азота в городах увеличивается в 10 — 100 раз. Поступающие в атмосферу оксиды азота сохраняются в ней в течение 3 — 4 дней. В результате фотохимических реакций на солнечном свету оксида азота образуется диоксид азота NO2, который вместе с углеводородами является причиной образования токсических туманов, называемых смогами.

Продолжительность существования сернистого газа в атмосфере — в пределах 10 ч. Выбросы SO2 являются причиной выпаде-

Содержание вредных веществ в отработавших газах

Вредное вещество ОГ

Содержание в ОГ ДВС

Дизели

Бензиновые

Оксид углерода

0,005-0,5 об.%

0,25-10 Об. %

Оксиды азота в пересчете на азот

0,004-0,5 об.%

0,01-0,8 об. %

Сернистый ангидрид

0,003-0,05 об. %

—

Углеводороды в пересчете на углерод

0,01-0,5 об.%

0,27-0,3%

Бенз(а)пирен

До 10 мкг/м3

До 20 мкг/м3

Сажа

До 1,1 г/м3

До 0,4 г/м3

Соединения свинца

—

Выбрасывается до 85 % соединений свинца (от количества введенного в бензин с ТЭС)

ния сернокислотных осадков, способствующих закислению почвы, воды и разрушению облицовки зданий.

Содержание углекислого газа в воздухе не нормируется. Продолжительность существования СО2 в атмосфере 4 года. Возрастание концентрации оксида углерода опасно возникновением парникового эффекта, который приводит к возрастанию температуры воздуха у поверхности Земли (см. главу 10).

Высокое содержание свинца в организме человека приводит к хроническому отравлению свинцом.

Влияние пыли на здоровье человека

Основными источниками поступающей в атмосферу Земли пыли являются: тепловые станции (выбрасывают 25 % пыли от общего ее количества), промышленность (50%), сжигание мусора (8%), прочие источники, включая автомобильный транспорт (17%).

Пыль подразделяется по степени ее дисперсности на крупнодисперсную (размеры частиц выше 10 мкм), среднедисперсную (от 10 до 0,25 мкм) и мелкодисперсную (не менее 0,25 мкм). Пыль является разновидностью аэрозолей. Аэрозоли с твердыми частицами, образовавшиеся в результате горения топлива, называют дымами, а с жидкими частицами — туманами. Пылевые частицы и аэрозоли постоянно находятся в движении в окружающей среде. Скорость осаждения взвешенных в воздухе частиц зависит от их размера.

Степень запыленности воздуха при движении автомобильного транспорта зависит от следующих факторов: времени года

типа покрытия дороги и вида почвы, направления ветра, интенсивности движения, грузоподъемности автомобиля, типа шин.

Основной частью пыли является кварц. На городских магистралях в уличной пыли обнаруживаются также примеси кальция, кадмия, свинца, хрома, цинка, меди, железа. Присутствие перечисленных примесей определяется функционированием автомобильного транспорта и обработкой магистралей антиобледенитель-ными составами. Увеличивают выбросы пыли шины, оснащенные шипами. Износ дорожного полотна при их использовании составляет 2 — 4 мм за зимний сезон. В целом ряде стран использование шипованных шин запрещено, за исключением ограниченного числа автомобилей специального назначения.

Воздействие пыли увеличивает скорость изнашивания машин и механизмов и оказывает вредное влияние на организм человека. Из анализа отказов двигателей внутреннего сгорания известно, что 50% происходит по причине загрязнения топлива взвешенными частицами неорганического происхождения. Содержание их находится в прямой зависимости от степени запыленности воздуха и сезона эксплуатации и колеблется от нескольких граммов до 300 г на тонну топлива.

Вредное воздействие пыли на организм человека зависит от ее дисперсности, твердости частиц, формы пылинок, их электрического заряда и т. д. Мелкодисперсная пыль наиболее опасна, так как оседает в легких и бронхах и при длительном вдыхании приводит к возникновению профессиональных заболеваний.

К средствам и методам борьбы с запыленностью воздуха городов следует отнести:

  •   снижение выбросов твердых частиц при работе ДВС;
  •   разработку новых и улучшение существующих твердых покрытий дорог;
  •   уборку и увлажнение улиц города;
  •   применение антиобледенительных веществ, не содержащих вредаых примесей;
  •   насыщение городов зонами зеленых насаждений.

Особенно опасны для организма кислотосодержащие аэрозоли, адсорбирующие канцерогенные вещества. Первые нарушают кислотное равновесие тканевых клеток; вторые, постепенно накапливаясь в организме, могут явиться причиной возникновения злокачественных опухолей.

Отходы автотранспортных предприятий

Использование, техническое обслуживание и ремонт автомобилей приводят к образованию на автотранспортных предприятиях (АТП) отходов, которые оказывают вредное влияние на окружающую среду.

Нефтепродукты (отработанные моторные, трансмиссионные и индустриальные масла, консистентные смазки) представляют опасность в связи с их подвижностью при попадании в почву или воду. При концентрации нефтяных загрязнителей более 0,05 мг/л портятся вкусовые качества воды.

Источниками загрязнения окружающей среды нефтепродуктами на АТП могут быть сточные воды от установок для наружной мойки автомобилей, а также сами автомобили при подтекании масла из агрегатов. Подтекание масел из автомобилей на открытых стоянках и розлив заправляемых масел приводят к смыву их с территории АТП и попаданию в почву с ливневыми водами.

С полотна дороги дождевыми стоками в прилегающие почвы приносятся различные загрязнения, в том числе топливо, масла, водорастворимые соли и грязь с большим содержанием тяжелых металлов (свинец).

Осадки, накапливающиеся в отстойниках моечных установок (песок, глина, ил, нефтепродукты), образуют вредную для окружающей среды массу. Один автомобиль за год при многократных прохождениях через моечную установку в среднем оставляет вредных веществ: легковой до 50 кг и грузовой — до 250 кг.

Электролит аккумуляторных батарей является весьма вредным для окружающей среды веществом. На дно аккумуляторных банок выпадают свинцовая пыль и кусочки свинцовых пластин. Поэтому мойка аккумуляторных банок в местах, где возможно попадание в сточные воды или почву остатков отработавшего электролита и свинцового шлама, недопустима.

Этиленгликоль является составляющей антифризов, при нарушении правил их использования может попадать в почву и сточные воды. Этиленгликоль ядовит, имеет большую проникающую способность и при малейших неплотностях в системе охлаждения двигателей попадает в окружающую среду.

Резиновая пыль и пыль с асфальтовых покрытий дорог содержат вредные вещества, попадающие в почву и атмосферу. Ежегодно с колес одного автомобиля стирается до 10 кг резины, а с асфальтовых покрытий дорог — слой в 1 мм. Это значит, что на шоссе шириной 10 м на каждом отрезке в 100 км образуется в год 100 т пыли.

Отходы тормозной жидкости, образующиеся при техническом обслуживании и ремонте гидравлических приводов тормозной системы автомобиля, также требуют утилизации.

Один автомобиль за свой жизненный цикл образует массу вторичных ресурсов и отходов, в 10 раз большую массы самого автомобиля. Если при этом учитывать и применяемую воду (для мойки и систем охлаждения), то масса образующихся отходов превышает собственную массу автомобиля в 100 раз. Например, АТП из 150 автомобилей ЗИЛ-130 за один год эксплуатации ориентировочно образует 1,5 тыс. т вторичных ресурсов и отходов, а с учетом потребления воды — 9 тыс. т.

Создание экологичных конструкций автомобилей

Экологичность автомобилей обеспечивает их топливная экономичность, т. е. чем меньше топлива расходует автомобиль, тем меньше экологический ущерб.

Экономия топлива достигается за счет комплекса конструктивных и эксплуатационных мероприятий для принципиально сохраняемых конструкций автомобилей. Применительно к легковым автомобилям наибольшее влияние на уменьшение расхода топлива оказывают: уменьшение массы и размеров автомобиля, улучшение аэродинамических характеристик, снижение сопротивления качению, применение компьютеризированных систем контроля и управления двигателем и сокращение всех видов механических потерь.

Уменьшение массы и размеров автомобиля достигается за счет применения высокопрочных сталей и алюминиевых сплавов, пластмасс, стекло- и углепластиков.

В конструкции грузовых автомобилей основные источники экономии топлива — дизелизация (54%), регулирование скорости вентилятора (28%), применение радиальных шин (13%), улучшение аэродинамических форм и обтекателей (5%).

Перспективными направлениями по совершенствованию современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания являются: повышение коэффициента полезного действия двигателя за счет совершенствования процессов сгорания (турбонаддув, работа двигателя на переобедненных смесях, электронное зажигание); сокращение потерь на трение (уменьшение поверхности поршней, сокращение опорных поверхностей вкладышей, использование керамических покрытий); оптимизация режимов работы двигателя за счет электронных систем управления рабочими процессами двигателя; применение двухтопливных автомобилей (бензин — газ; дизельное топливо —газ).

С целью уменьшения загрязнения атмосферы ужесточаются нормы расхода топлива на 100 км пробега. Так, в США каждой фирме было предписано, чтобы средний расход топлива на один автомобиль в 1985 г. не превышал 8,5 л, а к 1995 г. средний автомобиль, продающийся в стране, расходовал не больше 5,3 л на 100 км пробега. С целью уменьшения массы автомобиля, что приводит к снижению распада топлива при разгоне и замедлении, обычные стальные и чугунные детали автомобиля целесообразно заменить деталями из алюминиевых сплавов, высокопрочных сталей, титана, пластмассы и композитных материалов. Важное значение с рассматриваемых позиций стали придавать и аэродинамике автомобиля. Проведенные исследования показывают, что в целом улучшение аэродинамики может обеспечить сокращение расхода топлива до 15%.

Еще в 1985 г. компания «Исудзу» (Япония) представила модель с мотором из керамики, которая на 14% легче и на 30% экономичнее, чем существующая ныне. Этот двигатель не имеет системы охлаждения и может работать на любом виде топлива. Компания «Тойота» продемонстрировала сверхэкономичный автомобиль, который при скорости 60 км/ч на 1 л бензина проезжает 54 км, т.е. на 100 км тратит 1,85 л.

Фирма «Рено» в 1987 г. продемонстрировала экспериментальный автомобиль «Веста-2», который проделал путь от Парижа до Бордо (501 км), затратив в условиях средней интенсивности движения 9,75 л бензина, т.е. 1,94 л на 100 км. Но экономичность — не главное достоинство современного автомобиля. Сегодня в цене экологически чистые машины. Самые строгие требования в этом отношении действуют в США, Японии, Швейцарии и Австрии (табл. 6). В США почти все эксплуатируемые автомобили имеют специальные устройства для снижения токсичности выхлопа, а 85 % оснащено каталитическими конвертерами. В ФРГ к категории чистых относится 94 % вновь покупаемых машин.

Предусматривается также разработка специальных автоматических устройств, которые позволят без участия водителя отключать мотор во время стоянки перед светофором или в заторах.

В зависимости от внешней обстановки современная электроника автомобиля помогает поддерживать почти безопасные для окружающей среды режимы работы двигателя и экономить топливо.

Применение улучшенных и альтернативных видов топлива

Улучшению экологической обстановки на автомобильном транспорте способствует запрещение использования этилированного бензина. Кроме токсичности тетраэтилсвинца использование этилированного бензина быстро выводит из строя каталитические нейтрализаторы отработавших газов из-за обволакивания свинцом поверхности катализатора.

Альтернативные заменители бензина могут быть естественного и искусственного происхождения. При нормальных условиях они могут находиться в жидком (этанол, метанол) или газообразном (пропан, бутан, коксовый и генераторный газы, водород) состоянии. Преимущественное применение в качестве моторного топлива на автомобильном транспорте сжиженного нефтяного газа (ГСН) и сжатого природного газа (ГСП) обусловлено тем, что они имеют физико-химические свойства, близкие к бензину. Это требует лишь незначительного изменения конструкции двигателя и позволяет равнозначно работать на двух видах топлива.

В ряде стран в качестве топлива используются синтетические спирты: метанол, или метиловый спирт, и этанол — этиловый спирт.

Метанол получается из угля, сланцев, древесины. Он несколько тяжелее бензина, а энергоемкость его в 2 раза меньше. Запуск двигателя на чистом метаноле, в первую очередь зимой, затруднен. По некоторым данным, метанол усиливает коррозию металла, особенно в присутствии воды. В настоящее время стоимость метанола выше стоимости бензина. Важное качество метанола состоит в том, что в отработавших газах в 2 — 3 раза меньше токсичных компонентов, чем при использовании бензина. Метанол используют в качестве добавки к бензину в количестве 5 — 30 %. При этом концентрация окиси углерода в отработавших газах снижается на 14 — 72%. Смесь метанол — бензин несколько снижает мощ-ностные характеристики двигателей. Но следует иметь в виду, что добавка метанола, например в количестве 15 %, повышает октановое число смеси с 88 до 95,8. При соответствующей переделке двигателя с целью повышения на нем степени сжатия можно по-лучить даже экономию на расходе топлива. В качестве недостатков смеси как топлива отмечают склонность ее к расслоению, в особенности при попадании в смесь воды и при понижении температуры. Метанол ядовит.

Этанол имеет энергоемкость на 25 — 30 % выше и, следовательно, требует пропорционально менее вместительного топливного бака. Экологические характеристики этанола близки к метанолу. У двигателей, работающих на этаноле, в отработанных газах еще меньше выделяется углеводородов. Однако в продуктах сгорания спирта содержатся совершенно новые загрязнители атмосферы, в том числе формальдегид.

В Бразилии в 1985 г. уже все автомобили работали на смесях с содержанием метанола 2 —10%. Предполагалось, что удельный вес метанола в автомобильном топливе Бразилии будет непрерывно возрастать и к 2000 г. автомобильное топливо на 75 % будет состоять из метанола. Совершенствование технологии и массовость производства должны существенно снизить стоимость метанола, и ожидают, что он станет дешевле бензина. В 1987 г. более 2 млн легковых автомобилей, несколько десятков тысяч грузовых автомобилей, сотни тракторов Бразилии работали на топливном спирте, получаемом из сахарного тростника, маниоки (разновидности картофеля), бамбука, древесины. И в обычных автомобилях чистый бензин не применяется, в обязательном порядке он на 30 % разбавляется спиртом в целях экономии.

Использование газового топлива в виде смеси пропана и бутана позволяет снизить на холостом ходу количество окиси углерода в 4 раза, а в рабочем режиме в 10 раз. Сегодня в мире эксплуатируется уже несколько сот тысяч таких автомобилей. Еще в 1970 г. Япония имела около 300 тыс. автомобилей на газовом топливе, в Италии — 500 тыс.

В нашей стране и в ряде других стран проводятся исследования по использованию природного газа в качестве автомобильного топлива. При этом токсичность отработанных газов уменьшается: по СО — в 2 — 4 раза; СН — в 1,1 —1,4; NO —в 1,2 —2 раза. Мировые запасы природного газа примерно вдвое превышают мировые запасы нефти. Природный газ уже используется в качестве топлива примерно для четверти миллиона автомобилей в Италии, Канаде и Новой Зеландии. Главный недостаток, связанный с этим видом топлива, — громоздкость газового баллона. Он должен примерно в 5 раз превышать объем бензинового бака для эквивалентного пробега.

Идеальное топливо с точки зрения сохранения окружающей среды представляет водород, однако он значительно дороже бензина. Серьезную техническую и экономическую проблему представляет и размещение водорода в автомобиле и пока еще не найдено надежного и экономического пути использования водорода.

Альтернативные конструкции автомобилей

Энергетические и экологические кризисы больших городов стимулируют создание электромобилей. Так, в Калифорнии (Лос-Анджелес — родина фотохимического смога) был принят закон об охране воздушного бассейна. Согласно закону к 2003 г. в Калифорнии должно быть 10% автомобилей, не выбрасывающих в атмосферу отработавшие газы. Это позволило инициировать программу разработки электромобилей.

Электромобили должны быть конкурентоспособными современным автомобилям с двигателем внутреннего сгорания. Коммерческий успех электромобиля зависит от первоначальной стоимости, эксплуатационных затрат, запаса хода, времени службы и зарядки аккумуляторных батарей, надежности и безопасности. В настоящее время все эти показатели в основном зависят от качества аккумуляторных батарей.

Аккумуляторные батареи электромобилей должны обладать большой мощностью, высоким запасом энергии, иметь продолжительный срок службы, допускать быструю зарядку, надежно работать в широком диапазоне эксплуатационных температур. Требования по экологичности включают возможность регенерации и утилизации всех элементов батарей по окончании срока их службы.

Наиболее широко распространены в автомобильной промышленности свинцово-кислотные стартерные аккумуляторные батареи. Для электромобилей такие батареи слишком тяжелы, имеют недостаточный срок службы и малую удельную энергию — 25 — 30 (Вт-ч/кг). В настоящее время разработаны и подготовлены к производству новые типы батарей с повышенной удельной энергией: никель-кадмиевые (30 — 40 Вт-ч/кг), никель-гидридные (35 — 50 Вт-ч/кг), натрий-никельхлоридные (90—130 Вт-ч/кг), воздушно-алюминиевые (250 — 300 Вт-ч/кг) и др. Так, испытания натрий-никельхлоридных аккумуляторов показали удельную мощность до 170 Вт/кг, энергетический КПД — 91 %, срок службы — 5 лет или 1500 циклов зарядки — разрядки (соответствует пробегу электромобиля 150 тыс. км).

По прогнозам французской аккумуляторной фирмы САФТ, к 2010 г. начнется серийный выпуск аккумуляторов с удельной энергией 200 Вт-ч/кг, удельной мощностью 300 Вт/кг, сроком службы не менее 1000 циклов разряда.

Для уменьшения энергопотребления автомобиля снижают его сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Так, французская фирма «Мишелин» создала шины, у которых сопротивление качению уменьшено на 35% по сравнению со стандартными. Это позволило увеличить запас хода электромобилей на 20 %. Применение высокопрочных сталей, алюминиевых сплавов, стекло- и углепластиков, пластмасс позволяет уменьшить массу легкового электромобиля на 150 — 200 кг и изменить его формы. Это позволяет уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления с обычных значений 0,35 — 0,50 до 0,20 — 0,25.

При торможении обычного автомобиля вся кинетическая энергия безвозвратно теряется (нагрев тормозных устройств). В электромобиле кинетическая энергия регенерируется и направляется на зарядку аккумуляторной батареи, что уменьшает энергопотребление на 10—15%.

В 1985 г. в Великобритании эксплуатировалось свыше 44 тыс. электромобилей, наибольшее распространение получили фургоны грузоподъемностью 2 т для внутригородских перевозок торговых грузов, и в частности для развоза молока. Пробег такого электромобиля 40 — 60 км при скорости 30 — 40 км/ч. Опытные образцы легковых автомобилей имели запас хода 175 — 180 км, у грузовых — 150 — 220 км, у электробусов на 60 — 80 человек — 150 — 170 км. Во всех случаях скорость не превышает 40 км/ч. На отдельных типах электробусов гарантируется запас хода до 330 км. Электромобиль фирмы «Мигрос» в 1987 г. был способен развивать скорость свыше 100 км/ч, дальность его движения без дозарядки 150 км.

В начале 1990 г. концерн «ФИАТ» представил первый серийный электромобиль «Элеттра». Электромобиль рассчитан на двух человек, может перевозить 100 кг груза и развивает скорость 70 км/ч. Он содержит 12 аккумуляторов и бесшумный электродвигатель. Зарядка аккумуляторов осуществляется от обычной электросети в течение 8 ч и стоит 2 дол. Во Франции уже появились электромобили «пежо-205», в Испании — «Феа и Марбелла Торпеда», в США фирма «Дженерал моторе» представила новую модель «импакт».

Еще более экологически чистым является солнцемобиль — автомобиль с солнечными батареями и аккумуляторами, подзаряженными от солнечных батарей. В Австралии в 1988 г. демонстрировался автомобиль «санрейсор», победивший на гонках на расстоянии 3130 км. В начале января в 1990 г. в Базеле (Швейцария) открылось первое в Европе бюро проката солнечных электромобилей. В солнечную погоду пробег такого электромобиля 100 км, в пасмурную 50 км. В 1990 г. фирма «Хонда» (Япония) продемонстрировала солнцемобиль, развивающий скорость 120 км/ч.

В настоящее время практически все крупные автомобильные компании мира готовятся к серийному выпуску электромобилей (табл.7). Так, в Калифорнии для разработки электромобилей нового поколения организована фирма «Калстарт», объединившая предприятия авиакосмического комплекса.

Планируется создание двухместного электромобиля с максимальной скоростью 120 км/ч, пробегом не менее 225 км и временем разгона до 100 км/ч — 11 с. В конструкции ходовой части предусматривается применить алюминиевые сплавы, а в конструкции

Характеристика электромобилей

Тип и модель

Фирма, страна

Запас хода, км

Максимальная скорость, км/ч

Легковой «зум»

«Матра» (Франция)

250

120

Легковой «импакт»

«Дженерал моторе» (США)

190

160

Легковой «БМВ-Е1»

«БМВ» (Германия)

265

125

Легковой «мерседес 190Е»

«Мерседес-Бе нц» (Германия)

175

115

Легковой «ФЭВ»

«Ниссан» (Япония)

240

130

Грузовой «пикап Е»

«Шкода» (Чехия)

60-80

80

ВАЗ-21087

«АвтоВАЗ» (Россия)

200-280

120

кузова — пластмассы, поддающиеся регенерации. Электромобиль комплектуется бесконтактным зарядным устройством. Система управления энергообеспечением будет контролировать рабочие характеристики электромобиля с помощью датчиков. Эти данные будут обрабатываться бортовым микрокомпьютером с целью прогнозирования пробега на разных режимах движения и снижения затрат электроэнергии. Шины электромобиля легче стандартных и их сопротивление качению уменьшено на 30%.

Таким образом, развитие электромобильного транспорта показывает, что автомобильная промышленность практически готова к созданию электромобиля, конкурентоспособного современному автомобилю с двигателем внутреннего сгорания.

2. ВОДНЫЙ, ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ И АВИАЦИОННЫЙ ТРАНСПОРТ

Загрязнение среды обитания водным транспортом происходит по двум каналам: морские и речные суда загрязняют биосферу, во-первых, отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятельности, и, во-вторых, выбросами в случае аварий токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов. Энергетические установки судов (в основном дизельные двигатели) загрязняют газами атмосферу, откуда токсичные вещества частично или почти полностью попадают в воды рек, морей и океанов (подробнее этот вопрос будет рассмотрен в главе 12).

В 1983 г. вошла в силу международная конвенция по предотвращению загрязнения морской среды. В 1974 г. государства Балтийского бассейна подписали в Хельсинки Конвенцию по защите морской среды Балтийского моря. Это было первое международное соглашение на региональном уровне. В результате проведенной работы содержание нефтепродуктов в открытых водах Балтийского моря к 1990 г. снизилось в 20 раз по сравнению с 1975 г. К началу 80-х годов в открытых районах Черного моря концентрация нефтепродуктов снизилась в 2 раза, а в Азовском — в 14 раз по сравнению с 1977 г.

Во всем мире разрабатываются системы механического сбора нефти и мусора с поверхности воды, химического воздействия на нефтяные пленки и биологического разложения пленок.

Хотя железнодорожный транспорт, точнее, его подвижной состав, оказывает неблагоприятное воздействие на все звенья биосферы, его влияние по сравнению с автомобильным существенно меньше, во-первых, потому, что это один из самых экономных видов транспорта по расходу топлива на единицу работы, и, во-вторых, в связи с широкой электрификацией железных дорог.

Серьезной альтернативой автомобилю и автобусу могут стать транспортные средства на магнитной подвеске. Основные преимущества этих средств с позиции экологии — отсутствие загрязнения воздуха и практическая бесшумность. Высокая скорость и плавность хода (отсутствие толчков и вибраций) позволяет полагать, что этот вид транспорта получит большое распространение во все видах сообщений: городском, пригородном и международном.

Специалисты считают, что в XXI в. на основе широкого применения сверхпроводников будут созданы бесшумные, безопасные поезда на магнитной подвеске, которые смогут успешно соревноваться по скорости с самолетами. В 1988 г. построили первые экспер магнитоплана весят около 17 т и рассчитаны на 44 пассажира. Максимальная скорость поезда 400 км/ч. Другой «магнитоплан» создан в ФРГ. Он называется «трансрэпид». Вместимость одного вагона, который весит около 100 т, — 96 человек. На трассе 40 км максимальная скорость, показанная в ходе испытаний, — 400 км/ч. Западногерманское правительство приняло решение начать эксплуатацию «трансрэпида» в конце XX — начале XXI столетия. Такой же поезд по существующим планам должен связать Лос-Анджелес и Лас-Вегас.

Общий выброс токсических веществ аппаратами гражданской авиации может быть приблизительно оценен объемом потребляемого авиацией топлива, который составляет примерно 4 % общего расхода топлива на всех видах транспорта. Таким образом, доля загрязнений, вносимых авиатранспортом в атмосферу, невелика, и к тому же токсичные вещества рассеиваются в пределах больших пространств. Тем не менее во многих странах проводится работа по снижению содержания токсичных компонентов в отработавших газах в соответствии с жесткими нормами, разрабатываемыми Международной организацией гражданской авиации (ИКАО). Ведутся работы по уменьшению потребления топлива, а также поиск более экологически чистых видов топлива. Признается перспективным в качестве топлива для воздушного транспорта использовать водород.

С точки зрения охраны окружающей среды тенденции развития транспорта выглядят следующим образом.

  •   Железные дороги полностью переходят на электрическую энергию.
  •   Автобусы городского транспорта заменяются троллейбусами и бесшумными трамваями.
  •   Автотранспорт в городах заменится электромобилями или солнцемобилями.

Лекция 8

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ  В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

1. ВИДЫ МОНИТОРИНГА

Экологический мониторинг является комплексным мониторингом биосферы. Он включает в себя контроль за изменением состояния окружающей среды под влиянием как природных, так и антропогенных факторов.

Термин «мониторинг» образован от лат. monitor — наблюдающий, предостерегающий.: мониторинг состояния природной среды, и в первую очередь загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, — комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных элементов под влиянием антропогенных воздействий.

Программа ЮНЕСКО от 1974 г. определяет мониторинг как систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающую информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды, позволяющую прогнозировать на будущее изменение ее параметров, имеющих особенное значение для человечества.

Основные задачи экологического мониторинга антропогенных воздействий:

наблюдение за источниками антропогенного воздействия;

наблюдение за факторами антропогенного воздействия;

наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;

оценка физического состояния природной среды;

прогноз изменения природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Мониторинг включает в себя следующие основные практические направления :

наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на нее;

оценку фактического состояния окружающей среды и уровня
ее загрязнения;

прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценку этого состояния.

Объектами мониторинга в первую очередь являются: атмосфера (мониторинг приземного слоя атмосферы и верхней атмосферы); атмосферные осадки (мониторинг атмосферных осадков); поверхностные воды суши, океаны и моря, подземные воды (мониторинг гидросферы); криосфера (мониторинг составляющих климатической системы).

По объектам наблюдения различают: атмосферный, воздушный, водный, почвенный, климатический мониторинг, мониторинг растительности, животного мира, здоровья населения и т.д.

Система комплексного экологического мониторинга предусматривает:

  •  выделение объекта наблюдения;
  •  обследование выделенного объекта наблюдения;
  •  составление для объекта наблюдения информационной модели;
  •  планирование измерений;
  •  оценку состояния объекта наблюдения и идентификацию его информационной модели;
  •  прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;
  •  предоставление информации в удобной для использования форме и доведение ее до потребителя.

Система контроля загрязнения окружающей среды

Создание эффективных программ регулирования качества природной среды и управления природой прежде всего требует адекватной оценки ее наблюдаемого состояния и прогноза изменений этого состояния. Получение такой информации и является задачей системы мониторинга загрязнения природной среды, т.е. системы наблюдений, оценки и прогноза состояния объектов природной среды (атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и др.), испытывающих воздействие антропогенных загрязнений.

Системы мониторинга создаются и функционируют на глобальном (в мире), национальном (в стране) и региональном (в области, городе) условиях.

Глобальная система мониторинга окружающей среды - это такая информационная система, которая позволяет оценить современное фоновое состояние биосферы, выявить тенденции его изменения, вызванные антропогенной деятельностью. Полученная фактическая и прогностическая информация является основой стратегии регулирования взаимодействия общества и природной среды.

Анализ фонового состояния природной среды свидетельствует о тенденции накопления в природной среде рада химических соединений и физических факторов, отрицательно воздействующих на биологические и климатические системы.

Широкомасштабное антропогенное воздействие на окружающую среду потребовало необходимости создания системы комплексного фонового мониторинга, задачами которого являются систематические наблюдения за загрязнениями окружающей среды (воды, воздуха, почв), оценка и прогноз их состояния.

Примером такой системы является действующая система комплексного фонового мониторинга 7 восточно-европейских стран. Получаемая информация на сети 91 станций комплексного фонового мониторинга (СКФМ) и базовых станций характеризует глобальное загрязнение природной среды и дополняется данными наблюдений трансграничного переноса загрязняющих воздух веществ (сеть станций EMEII) и химического состава осадков (сеть станций ВАПМОН).

В атмосфере, гидросфере, почве и биоте уже наблюдается рост содержания тяжелых металлов (ТМ), соединений серы, фосфора, азота, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), ожидается накопление и рост содержания сложных хлорорганических соединений; пол ихлорб и фенилов и хлорорганических пестицидов (ПХБ. ХОП), крайне негативно воздействующих на окружающую среду. Соответственно прогнозируется падение содержания кислорода в атмосфере, увеличение закисления гидросферы и почв.

Из физических факторов воздействия во всех средах отмечается рост содержания радиоактивных веществ; в атмосфере, кроме того, рост аэрозолей и СО2, влияющих на климат.

1. Организация мониторинга загрязнения атмосферного воздуха в городах

В рамках общегосударственной службы наблюдений и контроля загрязнения природной среды (ОГСНК) на долю Госкомгидромета приходится более 6 млн. измерений за загрязнением атмосферного воздуха в 570 городах и населенных пунктах страны.

Наблюдения согласно ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных мест» осуществляются в селитебных территориях.

Стандарт устанавливает три категории постов наблюдений за загрязнением атмосферы: стационарный, маршрутный, передвижной (подфакельный). Минимальное число стационарных постов в зависимости от численности населения устанавливается следующим:

до 50 тыс. жителей - 1 пост

100 тыс. жителей - 2 поста

100 - 200 тыс. жителей - 2 - 3 поста

200 - 500 тыс. жителей - 3 - 5 постов

0,5 - 1 млн. жителей -5-10 постов

1 - 2 млн. жителей - 1- - 15 постов

более 2 млн. жителей - 15 - 20 постов

Наблюдения по полной программе служат для получения оперативной информации и среднесуточной концентрации ежедневно в часы 01, 07, 13 и 19 по местному декретному времени. Допускается проводить наблюдения по скользящему графику 07, 10, 13 ч (вторник, четверг, суббота) и 15, 18 и 21 (понедельник, среда, пятница). Пробы воздуха отбираются на высоте 1,5 - 2,5 м от поверхности земли. Одновременно с отбором проб воздуха измеряют метеорологические параметры; направление и скорость ветра, температуру и влажность воздуха, состояние погоды.

Для характеристики уровня загрязнения используют средние значения концентраций (за сутки, месяц, год); для полной картины загрязнения приводятся максимальные концентрации примесей за тот же период и повторяемость (%) концентраций, превышающих предельно допустимые (ПДК).

2. Мониторинг загрязнения поверхностных вод суши

Проблема загрязнения поверхностных вод суши (реки, озера, водохранилища) тесно связана с проблемой обеспеченности пресной водой. В условиях растущего дефицита чистой пресной воды служба наблюдений за уровнем загрязнения этих вод является частью государственной системы мониторинга загрязнения природной среды.  

Таким образом, основная цель мониторинга загрязнения вод суши -получение информации о качестве вод, необходимой для осуществления мероприятий по охране вод и рациональному их использованию. Составной частью этого мониторинга должен быть контроль уровня и динамики загрязнения донных отложений, т.к. накопление в них загрязнений приводит к вторичному загрязнению водоема.

Контроль качества вод в системе ОГСНК проводится по правилам и в соответствии с ГОСТ 17.1.3.07-82 «Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водотоков и водоемов».

Пункты контроля качества водоемов и водотоков подразделяются на I, П, Ш и IV категории.

Для оценки качества воды в водоемах и водотоках контролируется комплекс показателей, отражающих степень загрязнения воды по физическим, химическим и обще санитарным параметрам.

Контролируемые вещества можно разделить на несколько групп:

 I .  Физические  показатели:   температура  воды,   цветность,   прозрачность, запах, удельная электропроводность.

  1.  Общесанатарные     характеристики:     водородный     показатель     (рН), окислительно-восстановительный    потенциал,    взвешенные    вещества, БПК5. растворенный кислород, сероводород.
  2.  Биогенные вещества (отражают степень антропогенного воздействия): железо, общий азот, соединения минерального азота (нитраты, нитриты, ионы  аммония),  химическое   потребление  кислорода  (ХПК),   фосфор общий.
  3.  Главные  ионы:   хлоридные,   сульфатные,   гидрокарбонатные,  кальция, магния, натрия, калия, суммы ионов.
  4.  Общераспространенные       загрязняющие       вещества:       растворенные нефтепродукты, СПАВ, фенолы, формальдегид, микроэлементы (хром, свинец, медь, цинк, никель, кадмий и др.), ртуть.

Сеть пунктов гидрохимических наблюдений в стране состоит из 3192 пунктов 4423 створов) на 2220 водных объектах. При этом контролем охвачены 1928 рек, 147 озер и 145 водохранилищ. Анализируется более 55 тыс. проб воды на 118 ингредиентов, выполняется более 2 млн. определений.

 

Мониторинг загрязнения почв

Поскольку нормативы ПДК для почв разработаны для очень ограниченного числа веществ антропогенного происхождения, при мониторинге большинства загрязняющих веществ пользуются сравнением результатов наблюдений со средними Фоновыми значениями, а также оценкой статистических пространственных и временных закономерностей.

Критериями для составления перечня подлежащих контролю веществ является их токсичность, распространенность, а для химических средств защиты растений еще и устойчивость (персистентность). Причем в первую очередь объектом мониторинга являются ДДТ с его метаболитами и ГХЦГ, поскольку накопление их в почвах представляет реальную опасность для человека. Из тяжелых металлов наиболее токсичны Hg, Pb, Cd; контролю подлежат прежде всего вещества, обладающие способностью накапливаться в сельскохозяйственной продукции, а также мигрировать вместе с поверхностным и подземным водным стоком. Перечень этих веществ постоянно расширяется, наиболее токсичны из числа известных соединений, это группа канцерогенных веществ:

пол и циклические ароматические углеводороды (ПАУ),

полихлорбифенилы (ПХБ) и

трихлордифенилы (ТХД).

О состоянии загрязнения почв свидетельствуют такие показатели как кислотность, засоленность, изменение физических показателей.

Отбор проб почвенных образцов проводится 2 раза в год: весной и осенью. Определение содержания в почвах техногенных загрязняющих веществ (тяжелых металлов, нефтепродуктов и др.) проводится после схода снежного покрова (весной) и осенью, до установления снежного покрова. Сельскохозяйственные токсиканты определяются в почвах весной, до обработки ими сельхозугодий, и осенью, после сбора урожая, т.е. определяется остаточное количество пестицидов в почве.

2. Нормирование качества окружающей среды

Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия среды жизни человека его потребностям. Окружающей человека средой являются природные условия, условия на рабочем месте и жилищные условия. От ее качества зависит продолжительность жизни, здоровье, уровень заболеваемости населения и т. д.

Нормирование качества окружающей среды — установление показателей и пределов, в которых допускается изменение этих показателей (для воздуха, воды, почвы и т. д.).

Цель нормирования — установление предельно допустимых норм (экологических нормативов) воздействия человека на окружающую среду. Соблюдение экологических нормативов должно обеспечить экологическую безопасность населения, сохранение генетического фонда человека, растений и животных, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов.

Нормативы предельно допустимых вредных воздействий, а также методы их определения, носят временный характер и могут совершенствоваться по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов.

Основные экологические нормативы качества окружающей среды и воздействия на нее следующие:

Нормативы качества (санитарно-гигиенические):

1.предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ;

2. предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических воздействий: радиации, шума, вибрации, магнитных полей и др.

Нормативы воздействия (производственно-хозяйственные):

1. предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ;

2.  предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ.

Комплексные нормативы:

1.  предельно допустимая экологическая (антропогенная)

2.  нагрузка на окружающую среду.

Предельно допустимая концентрация (количество) (ПДК) — количество загрязняющего вещества в окружающей среде (почве, воздухе, воде, продуктах питания), которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. ПДК рассчитывают на единицу объема (для воздуха, воды), массы (для почвы, пищевых продуктов) или поверхности (для кожи работающих). ПДК устанавливают на основании комплексных исследований. При ее определении учитывают степень влияния загрязняющих веществ не только на здоровье человека, но и на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.

В настоящее время в нашей стране действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв .

При содержании в природном объекте нескольких загрязняющих веществ, обладающих суммацией действия (синергизмом), учитывают их совместное воздействие. Сумма их концентраций не должна превышать при расчете единицы:

С1/пдк, + с2/пдк2 + ... + сп/пдкп < 1,

где С1, С2, ..., Сп — фактические концентрации вредных веществ в воздухе, воде, почве, продуктах питания; ПДК1, ПДК2,  .., ПДКп — предельно допустимые концентрации вредных веществ, которые установлены для их изолированного присутствия.

При нормировании качества атмосферного воздуха используют такие показатели как ПДК вредного вещества в воздухе рабочей зоны, ПДК максимально разовую и ПДК среднесуточную.

Российские государственные гагаенические нормативы (ДДК) для некоторых химических экологически опасных факторов

Наименование химического фактора

пдк

атмосферный воздух

(мг/м3)

вода (мг/л)

почва (мг/кг, с учетом к. v арка)

максимальная разовая

средняя суточная

Аммиак

0,2

0,04

0,39

Анилин

0,1

Ацетон

0,35

0,35

Бензин

5,0

1,5

од

Бензол

1,5

0,1

0,5

0,3

Бенз(а)пирен

0,1*

0,000005

0,02

Гексахлорциклогексан

0,03

0,03

0,004

ОД

ДЦТ

од

од

Диоксид азота

0,085

0,04

Диоксин

0,5 пг/м3

20 пг/л

Юпг/кг

Мышьяк и его неорганические соединения

0,03

0,05

2,0

Озон

0,16

0,03

Оксид азота

0,2

0,4

0,02

Ртуть (металлическая)

0,2

0,0003

0,0005

2,1

Свинец (неорганические соединения)

0,01

0,0003

0,03

32,0

Сероводород

0,008

0,4

СПАВ

0,5

Твердые частицы (пыль)

0,5

0,15

Угарный газ

5,0

3,0

Фенол

0,01

0,003

0,001

Формальдегид

0,035     J

0,003

0,001

Хлор

0,1

0,03

Четыреххлористый

углерод

4,0

0,7

0,006

Примечание: * — мг / 100 м3.

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКрз) — это максимальная концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКмр) — это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.).

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) — это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании.

При нормировании качества воды используют такие показатели, как ПДК вредных веществ для питьевых вод и рыбохо-зяйственных водоемов. Также нормируют запах, вкус, цветность, мутность, температуру, жесткость, коли-индекс и другие показатели качества воды.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) — это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) — это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

При нормировании качества почвы используют такой показатель, как ПДК вредного вещества в пахотном слое почвы. Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДКп) — это максимальная концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, плодородие почвы, ее самоочищающую способность, соприкасающиеся с ней среды и не приводящее к накоплению вредных веществ в сельскохозяйственных культурах.

При нормировании качества продуктов питания используют такой показатель, как ПДК вредного вещества в продуктах питания. Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания (ПДКпр) — это максимальная концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) — это максимальный уровень воздействия радиации, шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда. ПДУ — это то же, что ПДК, но для физических воздействий.

В тех случаях, когда ПДК или ПДУ не определены и находятся только на стадии разработки, используют такие показатели, как ОДК — ориентировочно допустимая концентрация, или ОДУ — ориентировочно допустимый уровень, соответственно.

Необходимо отметить, что существует два подхода к нормированию загрязнения окружающей среды. С одной стороны, можно нормировать содержание загрязняющих веществ в объектах окружающей среды, с другой стороны, — степень трансформации окружающей среды в результате ее загрязнения. В последнее время все чаще обращают внимание на не-

достатки первого подхода, в частности, применения ПДК для почв. Однако подход к нормированию качества среды по показателям ее трансформации (например, состояния биоты) практически не развит. По-видимому, лучше использовать оба подхода в сочетании друг с другом.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) — это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается данному конкретному предприятию выбрасывать в атмосферу или сбрасывать в водоем, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

Если в воздухе или воде населенных пунктов, где расположены предприятия, концентрации вредных веществ превышают ПДК, то по объективным причинам значения ПДВ и ПДС не могут быть достигнуты. Для таких предприятий устанавливаются значения временно согласованных выбросов вредных веществ (ВСВ) и временно согласованных сбросов вредных веществ (ВСВ) соответственно, и вводится поэтапное снижение показателей выбросов и сбросов вредных веществ до значений, которые обеспечивают соблюдение ПДВ и ПДС.

В настоящее время в России на нормативах ПДВ работают лишь 15—20% загрязняющих производств, на ВСВ — 40—50%, а остальные загрязняют среду на основе лимитных выбросов и сбросов, которые определяют по фактическому выбросу на определенном отрезке времени.

Комплексным показателем качества окружающей среды является предельно допустимая экологическая нагрузка.

Предельно допустимая экологическая (антропогенная) нагрузка на окружающую среду — это максимальная интенсивность антропогенного воздействия на окружающую среду, не приводящая к нарушению устойчивости экологических систем (или, иными словами, к выходу экосистемы за пределы экологической емкости).

Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется как емкость природной cреды, или экологическая емкость территории. Устойчивость экосистем к антропогенным воздействиям зависит от следующих показателей: 1) запасы живого и мертвого органического вещества; 2) эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова и 3) видовое и структурное разнообразие. Чем они выше, тем устойчивее экосистема.

В зависимости от соответствия уровня хозяйственной деятельности человека экологической емкости территории природопользование можно разделить на экстенсивное и равновесное.

Экстенсивное (расширяющееся) природопользование характеризуется все возрастающей антропогенной нагрузкой на территорию, в результате чего в определенный момент времени степень антропогенной нагрузки превышает самовосстанавливающую способность территории. Экстенсивное природопользование ведет к разрушению природных комплексов.

Равновесное природопользование отличается сбалансированностью антропогенной нагрузки и экологической емкости среды.

Таким образом, планирование природопользования на той или иной территории должно начинаться с определения допустимой здесь экологической нагрузки.

3. Нормативно-правовые основы природопользования и   охраны окружающей среды

Экологическое право - совокупность эколого-правовых норм (правил поведения), регулирующих общественные (экологические) отношения в сфере взаимодействия общества и природы с целью охраны окружающей природной среды, предупреждения вредных экологических последствий, оздоровления и улучшения качества окружающей человека природной среды. Соблюдение правил (норм), в том числе экологических, обеспечивается государством в принудительном порядке.

Источниками экологического права, образующими экологическое законодательство Российской Федерации, являются следующие правовые документы: 1) Конституция РФ; 2) законы и иные нормативные акты РФ и субъектов РФ в области природопользования и охраны окружающей среды; 3) Указы и распоряжения Президента РФ и постановления Правительства РФ; 4) нормативные акты министерств и ведомств; 5) нормативные решения органов местного самоуправления.

1. Конституция Российской Федерации (1993 г.) провозглашает права граждан на землю и другие природные ресурсы, на благоприятную окружающую среду (экологическую безопасность), на возмещение ущерба, причиненного его здоровью, на участие в экологических организациях и общественных движениях, на получение информации о состоянии окружающей природной среды и мерах по ее охране. Одновременно Конституция РФ устанавливает обязанности граждан  соблюдать требования  природоохранного законодательства,

принимать участие в охране окружающей природной среды, повышать уровень знаний о природе и экологическую культуру. Конституция РФ также определяет организационные и контрольные функции высших и местных органов власти по рациональному использованию и охране природных ресурсов.

2. Законы и иные нормативные акты РФ и субъектов РФ в области природопользования и охраны окружающей природной среды.

Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002 г.) лежит в основе природоохранного законодательства РФ. Задачами природоохранного законодательства Российской Федерации являются регулирование отношений в сфере взаимодействия общества и природы с целью сохранения природных богатств и естественной среды обитания человека, предотвращения экологически вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности, с целью оздоровления и улучшения качества окружающей природной среды, укрепления законности и правопорядка в интересах настоящего и будущих поколений людей.

Настоящий закон охватывает все аспекты природопользования и охраны окружающей среды и нормы других законов в области охраны окружающей среды не должны противоречить Конституции РФ и Федеральному закону РФ «Об охране окружающей среды».

Федеральный закон «Об экологической экспертизе» (1995 г.) регулирует отношения в области экологической экспертизы, направлен на реализацию конституционного права граждан Российской Федерации на благоприятную окружающую среду посредством предупреждения негативных   воздействий   хозяйственной   и   иной   деятельности   на окружающую природную среду и предусматривает в этой части реализацию конституционного права субъектов Российской Федерации на совместное с Российской Федерацией ведение вопросов охраны окружающей среды и обеспечение экологической безопасности.

Федеральный закон «Об особо охраняемых природных территориях» (1995 г.) регулирует отношения в области организации, охраны и использования особо охраняемых природных территорий в целях сохранения уникальных и типичных природных комплексов и объектов, достопримечательных природных образований, объектов растительного и животного мира, их генетического фонда, изучения естественных процессов в биосфере и контроля за изменением ее состояния, экологического воспитания населения.

Закон РФ «об охране атмосферного воздуха» (1999 г.) устанавливает правовые основы охраны атмосферного воздуха. Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом окружающей природной среды, неотъемлемой частью среды обитания человека, растений и животных. Важнейшими общими мероприятиями охраны воздушного бассейна названы установление нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) и предельно допустимых выбросов (ПДВ), а также платы за выбросы в атмосферу загрязняющих веществ.

Закон РФ «О радиационной безопасности населения» (1995 г.) определяет правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его здоровья. Он провозглашает принцип приоритета здоровья человека и окружающей природной среды при практическом использовании и эксплуатации объектов ионизирующих излучений. В случае радиационной аварии Закон гарантирует возмещение ущерба здоровью и имуществу граждан. Законом устанавливается также компенсация за повышенный риск, связанный с проживанием вблизи ядерных и радиационных установок, в виде улучшения социально-бытовых условий населения и др.

Закон РФ «Об отходах производства и потребления» (1998 г.) определяет правовые основы обращения с отходами производства и потребления в целях предотвращения их вредного воздействия на здоровье человека и окружающую природную среду, а также вовлечения таких отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья.

Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья    (1993     г.)    регулируют    отношения     граждан,     органов

государственной власти и управления, хозяйствующих субъектов, субъектов государственной, муниципальной и частной систем, здравоохранения в области охраны здоровья граждан.

Закон РФ «О недрах» (1992 г.) регулирует правовые отношения при изучении, использовании и охране недр. Закон направлен, в первую очередь, на рациональное использование недр и их загрязнение.

Земельный кодекс РФ (2001 г.) регламентирует охрану земель и защиту окружающей природной среды от возможного вредного воздействия при использовании земли. Основными правовыми функциями охраны земель являются сохранение и повышение плодородия почв, сохранение фонда сельскохозяйственных земель. Экологическими нарушениями считаются порча, загрязнение, засорение и истощение земель. Кодекс регламентирует куплю-продажу земель и совершение других земельных сделок.

Водный кодекс РФ (1995 г.) регулирует правовые отношения в области использования и охраны водных объектов. Закон направлен на охрану вод от загрязнения, засорения и истощения.

Основы лесного законодательства (1977 г.) регулируют отношения, возникающие при пользовании лесным фондом Российской Федерации в целях создания условий для рационального использования, воспроизводства, охраны и защиты лесов.

Лесной кодекс РФ (1997 г.) устанавливает правовые основы рационального использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, повышения их экологического и ресурсного потенциала.

Закон РФ «О животном мире» (1995 г.) регулирует отношения в области охраны и использования животного мира, а также в сфере сохранения и восстановления среды его обитания в целях обеспечения биологического разнообразия, устойчивого использования всех его компонентов, создания условий для устойчивого существования животного мира, сохранения генетического фонда диких животных и иной защиты животного мира как неотъемлемого элемента природной среды.

3. Указы и распоряжения Президента РФ и постановления
Правительства    РФ    затрагивают    широкий    круг    экологических
вопросов. Например, Указ о федеральных природных ресурсах (1993 г.)
или Указ о концепции перехода Российской Федерации к устойчивому
развитию (1996 г.).

4. Нормативные акты природоохранительных министерств и
ведомств   издаются   по   вопросам   рационального   использования   и
охраны    окружающей    природной    среды    в    виде    постановлений,

инструкций, приказов и т.д. Они являются обязательными для других министерств и ведомств, физических и юридических лиц.

5. Нормативные решения органов местного самоуправления (мэрий, сельских и поселковых органов) дополняют и конкретизируют действующие нормативно-правовые акты в области охраны окружающей природной среды.

4. Виды ответственности за экологические правонарушения

Экологические правонарушения называются в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации. Конечная цель экологического законодательства и каждой отдельной его статьи заключается в охране от загрязнения, обеспечении правомерного использования окружающей среды и ее элементов, охраняемых, законом. Сферой действия экологического законодательства являются окружающая     среда     и     ее     отдельные     элементы.     Предметом правонарушения признается элемент окружающей среды. Требования закона предполагают установление четкой причинной связи между допущенным нарушением и ухудшением окружающей среды.

Субъектом экологических правонарушений является лицо, достигшее 16-летнего возраста, на которое нормативно-правовыми актами возложены соответствующие должностные обязанности (соблюдение правил охраны окружающей среды, контроль за соблюдением правил), либо любое лицо, достигшее 16-летнего возраста, нарушившее требования экологического законодательства.

Для экологического правонарушения характерно наличие трех элементов:

- противоправность поведения;

- причинение экологического вреда (или реальная угроза) либо
нарушение иных законных прав и интересов субъекта экологического
права;

- причинная    связь    между    противоправным    поведением    и
нанесенным экологическим вредом или реальной угрозой причинения
такого   вреда  либо   нарушением   иных  законных  прав   и   интересов
субъектов экологического права.

В соответствии с российским законодательством в области охраны окружающей среды должностные лица и граждане за экологические правонарушения несут дисциплинарную, административную, уголовную, гражданско-правовую, материальную ответственность, а предприятия — административную и гражданско-правовую.

Дисциплинарная ответственность наступает за невыполнение планов и мероприятий по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов, за нарушение экологических нормативов и иных требований природоохранительного законодательства, вытекающих из трудовой функции или должностного положения. Дисциплинарную ответственность несут должностные лица и иные виновные работники предприятий и организаций в соответствии с положениями, уставами, правилами внутреннего распорядка и другими нормативными актами (ст. 82 Закона «Об охране окружающей природной среды»). К нарушителям в соответствии с Кодексом законов о труде (с изменениями и дополнениями от 258 сентября 1992 г.) могут быть применены следующие дисциплинарные взыскания: замечание, ■■ выговор,  строгий выговор, увольнение с работы, другие наказания.

Материальная ответственность также регулируется Кодексом законов о труде РФ (ст. 118-126). Такую ответственность несут должностные лица и иные работники предприятия, по вине которых предприятие понесло расходы по возмещению вреда, причиненного экологическим правонарушением.

Применение административной ответственности Такая ответственность наступает за превышение предельно допустимых выбросов и сбросов вредных веществ в окружающую среду, невыполнение обязанностей по проведению государственной экологической экспертизы и требований, содержащихся в заключении экологической экспертизы, предоставление заведомо неправильных и необоснованных заключений, несвоевременное предоставление информации и предоставление искаженной информации, отказ от предоставления своевременной, полной, достоверной информации о состоянии природной среды и радиационной обстановки и т.д.

Конкретный размер штрафа определяется органом, налагающим штраф, в зависимости от характера и вида правонарушения, степени вины правонарушителя и причиненного вреда. Наложение штрафа не освобождает виновных от обязанности возмещения причиненного вреда (ст. 84 Закона «Об охране окружающей природной среды»).

В новом Уголовном кодексе РФ экологические преступления выделены в отдельную главу (гл. 26). В нем предусмотрена уголовная ответственность за нарушение правил экологической безопасности при производстве работ, нарушение правил хранения, утилизации экологически опасных веществ и отходов, нарушение правил безопасности  при  обращении  с  микробиологическими  или  другими биологическими агентами или токсинами, загрязнение вод, атмосферы и моря, нарушение законодательства о континентальном шельфе, порчу земли, незаконную добычу водных животных и растений, нарушение правил охраны рыбных запасов, незаконную охоту, незаконную порубку деревьев и кустарников, уничтожение или повреждение лесных массивов.

Одним из самых тяжких экологических преступлений является экоцид - массовое  уничтожение  растительного  мира (растительных сообществ земли России или отдельных ее регионов) или животного мира (совокупность живых организмов всех видов диких животных, населяющих территорию России или определенный ее регион), отравление атмосферы и водных ресурсов (поверхностные и подземные воды, которые используются или могут быть использованы), а также совершение иных действий, способных вызвать экологическую катастрофу. Общественная опасность экоцида состоит в угрозе или нанесении огромного вреда окружающей природной среде, сохранению генофонда народа, животного и растительного мира.

Лекция 9.

Экологическая экспертиза и контроль.

  1.  Понятие экологической экспертизы.

Экологическая экспертиза является важнейшим инструментом государственной политики в области охраны ОС и управления природопользованием в РФ. Работы по ее проведению и оценке риска хозяйственной деятельности базируются на ФЗ «Об охране окружающей среды» (2002 г.) и ФЗ «Об экологической экспертизе» (1995 г.).

Согласно последнему, «экологическая экспертиза — это оценка уровня возможных негативных воздействий намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую природную среду и природные ресурсы».

Заявленная цель экологической экспертизы определяет и ее главную функцию: экологическое обоснование как только намечаемых, так и уже принятых решений (для их корректировки и даже отмены, если реализация таковых может повлечь за собой негативные воздействия на здоровье населения и качество среды обитания).

Объектами экологической экспертизы определены: 1) проекты и технико-экономические обоснования (ТЭО) строительства и эксплуатации хозяйственных сооружений, а также действующие предприятия и комплексы; 2) нормативно-техническая документация на создание новой техники, технологий, материалов, а также работающее оборудование; 3) проекты нормативных и административных актов, а также действующее законодательство.

Субъекты экологической экспертизы

Государственная экологическая экспертиза (ГЭЭ) представляет собой, с одной стороны, самостоятельный вид экологического контроля, который государство (субъект экспертизы) оставляет за собой, а с другой — в определенной степени может рассматриваться как составная конкретная часть экологического прогнозирования, оценки воздействия того или иного вида хозяйственной деятельности на ОС.

Перечень объектов, которые подлежат ГЭЭ, установлен ст. 11 Закона РФ «Об экологической экспертизе». Это, в частности, проекты комплексных федеральных социально-экономических, научно-технических и иных программ, при реализации которых может быть оказано серьезное воздействие на ОС; проекты схем развития отраслей народного хозяйства РФ, в т. ч. промышленности,

Ведомственная экологическая экспертиза осуществляется в соответствии с приказом руководства министерства, ведомства.

Научная экологическая экспертиза проводится по инициативе научных учреждений, вузов или по инициативе отдельных групп ученых.

Общественная экологическая экспертиза осуществляется по инициативе общественных объединений и проводится негосударственными структурами.

Стадии эколого-экспертного процесса

Эколого-экспертный процесс включает пять основных стадий:

 I) назначение экспертизы и подбор членов комиссии;

2) сбор, обобщение и оценка информации;

3) формирование предварительного заключения и ознакомление с ним общественности;

4) представление заключения (после устранения поступивших замечаний) на утверждение руководству компетентного органа власти;

5) разрешение возникших споров в судебном порядке.

Экологическая экспертиза должна начинаться с определения качества природной среды, которое имело место перед началом проектирования. Если проектируемый хозяйственный объект будет находиться в пределах города, в котором Росгидромет ведет мониторинг окружающей среды, то качество ее определяется по материалам последнего, а также методом биоиндикации.

Следующий этап — оценка воздействия на окружающую среду намечаемого вида хозяйственной деятельности, а также ожидаемых экологических и связанных с ними социальных и экономических последствий в результате осуществления данного проекта.

Предварительное заключение экспертной комиссии, подготовленное и подписанное комиссией, доводится до сведения населения, общественных объединений, заинтересованных в проекте.

Заключение экспертной комиссии утверждается руководителем компетентного органа власти РФ или ее субъекта (края, области и т. д.). После утверждения выводы экологической экспертизы приобретают юридическую силу. В дальнейшем контроль за исполнением требований этого заключения осуществляют органы государственного экологического контроля.

В случае вынесения экспертной комиссией отрицательного заключения материалы по объекту экспертизы должны быть доработаны и представлены на повторную экспертизу.

Организации и лица, не согласные с заключением экспертной комиссии, вправе обратиться с жалобой в тот орган, который назначил экспертизу, в вышестоящий орган, прокуратуру, народный или арбитражный суд.

Виды экологической экспертизы по объекту анализа

1. Проектная экспертиза — это экспертиза проекта сооружения, нормативно-технических документов на новую технику, технологию, материалы, а также проектов административных актов и законов.. Предполагается при этом, что предприятие не должно сверхнормативно воздействовать на среду жизни людей и препятствовать функционированию близлежащих предприятий, нарушая через окружающую их среду ход технологических процессов.

2. Экологическая экспертиза проектов предполагает оценку долговременного воздействия предприятия на природные ресурсы, природные условия, факторы дальнейшего развития хозяйства и условия жизни людей, т. е. на протяжении жизненного цикла предприятия, вплоть до его ликвидации.

3. Экспертиза «Охрана окружающей природной среды» состоит из трех подразделов:

охрана атмосферного воздуха от загрязнения;

охрана водоемов от загрязнений сточными водами;

восстановление (рекультивация) земельного участка, использование плодородного слоя почвы, охрана недр и животного мира.

Главным итогом проектной экспертизы является экспертное заключение, в котором отражено следующее (А.М. Никоноров, Т.А. Хо-ружая, 1999 г.):

данные, характеризующие состояние ОС до начала реализации
проекта, технические особенности проекта;

перечень воздействий проектируемого объекта на ОС, в том чис
ле первичных, вторичных и долговременных эффектов, необра
тимых и неизбежных последствий; при этом воздействия харак
теризуются количественными и качественными показателями;

данные о воздействии различных вариантов проектируемого
сооружения на исходное состояние ОС;

компенсационные меры, включая технические и/или финан
совые, предусматривающие уменьшение негативных экологи
ческих воздействий.

Послепроектная экспертиза — это экспертиза действующего оборудования, предприятия и сооружения, а также применяемого законодательства.

Главной задачей послепроектной экспертизы является оценка воздействия функционирующего объекта ОС и определение степени риска для здоровья людей и качества ОС. Иначе говоря, осуществляется проверка соответствия параметров и характеристик работы объекта: а) требованиям природоохранного законодательства, б) стандартам качества ОС и в) положениям и выводам заключения проектной экологической экспертизы.

Функции проверки, которую выполняет послепроектная экологическая экспертиза, в странах Запада получила название экологическое аудирование.

При установлении соответствия объекта нормативным требованиям экологической безопасности выдается лицензия (разрешение) на его эксплуатацию.

2. Экологическое лицензирование

Экологическое лицензирование — это разрешение на природопользование, на выбросы, сбросы, размещение вредных веществ (включая отходы) с обязательным указанием способов охраны и рационального природопользования, а также обеспечения экологической безопасности человека и окружающей его природной среды.

Лицензия, в соответствии с ФЗ «О недрах», определена как официальный документ, удостоверяющий право ее владельца на пользование тем или иным природным ресурсом (например, недрами) в определенных границах в соответствии с указанной целью в течение установленного времени при соблюдении им оговоренных требований и условий (ст. 2).

Экологическое лицензирование подразумевает выдачу разрешений (лицензий) на «экологически значимую» деятельность (прежде всего на природопользование) с указанием видов, объемов и лимитов мероприятий по использованию природных ресурсов, других экологических требований, при которых допускается лицензируемая деятельность, а также последствий несоблюдения этих требований.

С точки зрения управления — это система мер, направленных на регулирование природопользования, охрану природы и защиту человека посредством разработки экологических регламентации и ограничений.

Фактически экологические лицензии являются:

формой учета пользователей природными ресурсами (в том числе ресурсов пространства — территории, акватории или условного объема атмосферы, используемых для выбросов, сбросов и т. д.);

формой контроля за потреблением указанных ресурсов или загрязнения ОС;

формой распоряжения природными ресурсами и правами на загрязнение ОС.

Различают две формы (типа) экологических лицензий: комплексные и специальные.

Комплексный тип — лицензия на комплексное природопользование, специальный — на частные виды работ (по видам ресурсов).

Следует подчеркнуть, что выдача экологической лицензии осуществляется государственным органом только после проведения государственной экологической экспертизы.

Основные полномочия по экологическому лицензированию находятся в ведении Министерства природных ресурсов России (МПР РФ), они сводятся к лицензированию видов деятельности, связанных в основном с недро-, водо- и лесопользованием, пользованием объектами животного мира, а также, хотя и в меньшей степени, с охраной ОС.

3. Система экологического контроля в России

Экологический контроль (ЭК) в целом — это проверка соблюдения предприятиями, организациями, т. е. всеми хозяйствующими субъектами и гражданами экологических требований по охране ОС и обеспечению экологической безопасности общества.

Цель ЭК состоит в предупреждении и устранении правонарушений в области экологии и природопользования.

В настоящее время сложились две формы ЭК — предупредительная и карательная.

Предупредительная форма ЭК включает в себя разработку и введение в действие нормативов качества ОС и рационального использования природных ресурсов, выдачу разрешений или лицензий (и их аннулирование) на различные виды природопользования, установление лимитов сбросов и выбросов загрязняющих веществ, лимитов хранения твердых отходов и др. Сюда же можно отнести различные виды предупреждений о необходимости проведения обязательных или необходимых в данном конкретном случае природоохранных мероприятий (например, рекультивации земель после проведения геологоразведочных работ, военных учений и др.).

Карательная форма ЭК применяется в тех случаях, когда последствия правонарушения не позволяют ограничиваться только предупреждением. Она выражается в наступлении различных видов юридической ответственности (материальной, дисциплинарной, административной, уголовной, гражданско-правовой). В качестве карательной формы ЭК может применяться пресечение экологически вредных действий, например, ограничение, приостановление или прекращение какого-либо производства (завода, цеха и др.).

Объектами ЭК являются: состояние ОС, ее отдельных объектов, степень их изменения под влиянием хозяйственного развития; выполнение обязательных мер по охране ОС и ее отдельных объектов; соблюдение природоохранительного законодательства.

В целом система ЭК состоит из следующих подсистем: 1) государственная служба наблюдения за состоянием ОС; 2) государственный экологический контроль; 3) производственный экологический контроль; 4) общественный экологический контроль.

Государственный экологический контроль (ГЭК). В отличие от государственного экологического мониторинга, который по своей сути ограничивается лишь сбором и передачей экологической информации, ГЭК решает иную задачу: добиться обеспечения всеми хозяйстствую-щими субъектами и гражданами требований экологического законодательства и нормативов качества ОС.

Правовой базой ГЭК являются Закон РФ «Об охране окружающей среды» и соответствующие документы, включая «Правила осуществления государственного экологического контроля за должностными лицами Минприроды и его территориальных органов»,

Производственный экологический контроль осуществляется непосредственно на предприятиях, он регулируется внутренними документами и выполняется силами самого предприятия. Его главная задача состоит в том, чтобы удерживать негативные воздействия предприятия на ОС в пределах установленных нормативов и благодаря этому избегать претензий (и соответствующих санкций) со стороны государственного контроля.

Законодательством предусматривается также общественный экологический контроль, осуществляемый силами общественных организаций, объединений и движений, профсоюзами и трудовыми коллективами за выполнением нормативных природоохранных требований.

4. Экологическая паспортизация

Экологический паспорт предприятия-природопользователя (ГОСТ

17.0.0.06-2000) представляет собой нормативно-технический документ, включающий данные по использованию предприятием природных ресурсов (природных вод, почв, лесных ресурсов, нефти, каменного угля, торфа, природного газа и т. д.), вторичных ресурсов (электроэнергии, ГСМ, мазута и т. д.) и данные по определению влияния хозяйственной деятельности предприятия на ОПС.

Структура и содержание экологического паспорта

предприятия

Экологический паспорт включает следующие блоки (разделы):

1. Общие сведения о предприятии:

наименование, адрес, ведомственная подчиненность; производственная структура, производственные показатели отдельных подразделений (цехов, участков); экологическая карта-схема предприятия с нанесенными на ней производственными корпусами, сельскохозяйственными угодьями.

2. Краткая природно-климатическая характеристика района распо
ложения предприятия:

метеорологические характеристики характеристика состояния окружающей среды. Определяются
значения фоновых концентраций загрязняющих веществ, ко
торые выбрасываются в атмосферу предприятием и по которым
для него необходимо разрабатывать проекты ПДВ;

характеристика источников водоснабжения и приемников сточ
ных вод.

3. Использование земельных ресурсов:

а) общая площадь занимаемых земель, включая сельскохозяйствен
ные угодья, здания и сооружения, дороги, хранилища, свалки,
площадь под озеленение и газоны.

б) сведения о состоянии и использовании почвенных ресурсов:

сведения об эрозии почв (общая площадь, из них слабо-,
средне- и сильно смыто, занято оврагами, выведено из обо
рота) ; объем применения противоэрозионных мероприятий;

сведения о состоянии пахотных земель,

4. Состояние и использование водных ресурсов:

наименование источников водоснабжения (река, озеро, канал
и т. д.). Объем забираемой воды (тыс. м3/год). Использовано
воды: на орошение, обводнение, водоснабжение. Объем кол-
лекторно-дренажных и сточных вод. Потери воды при транс
портировке;

характеристика источников сточных вод: объем сбрасываемых
сточных вод, их физико-химические показатели (БПК, ХПК,
взвешенные вещества, рН, температура); количество загрязня
ющих веществ, сбрасываемых в единицу времени (г/с, т/год);
эффективность очистных сооружений.

Очистные сооружения. Указываются; номер, наименование очистного сооружения и метод очистки (в соответствии с паспортом), проектная и фактическая пропускная способность его, наименование нормируемых веществ, а также проектная и фактическая концентрация нормированных веществ на входе и на выходе из очистного сооружения.

4. Характеристика выбросов в атмосферу.

Приводятся данные по организованным и неорганизованным источникам загрязнения. При этом следует указать, что источник загрязнения атмосферы — объект, от которого загрязняющее вещество поступает в атмосферу; источник выделения — объект, в котором образуются загрязняющие вещества (технологическая установка, склад сырья или продукции и т. д.); организованный источник загрязнения атмосферы — устройство для направленного вывода загрязняющих веществ в атмосферу (дымовая труба, вентиляционная шахта, аэраци-онный фонарь); неорганизованный источник загрязнения атмосферы не имеет специальных устройств для вывода загрязняющих веществ в атмосферу.

5. Отходы.

Разделяются на производственные и бытовые. Указывается количество производственных отходов, образовавшихся у природопользо-вателя за отчетный год, в том числе количество отходов каждого класса опасности. Кроме того, указывается количество отходов: использованных на данном предприятии, обезвреженных или переданных другим организациям, направленных на объекты размещения отходов (полигоны), в том числе размещенных с целью захоронения и размещенных с

6. Эколого-экономические показатели.

Приводятся капитальные затраты на охрану окружающей среды (отдельно на охрану атмосферного воздуха, водных ресурсов и земель). Указывается плата за пользование природными ресурсами и плата за загрязнение окружающей среды: за выбросы в атмосферу от стационарных и передвижных источников, за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты, на рельеф местности или в канализацию, за размещение производственных и бытовых отходов на полигонах или санкционированных свалках.

7. Планирование природоохранных мероприятий и оценка их эффективности.

Приводится план мероприятий по достижению нормативов ПДВ в атмосферу и ПДС в водоемы. В составе этих мероприятий предусматриваются: вывод устаревших технологий и производств (указываются сроки), ввод новых, экологически более чистых, реконструкция действующих, установка газопылевых очистных сооружений, локальных очистных сооружений (для очистки сточных вод).

целью хранения.

Лекция 10

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

В ОБЛАСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

2.1. Международные объекты охраны природной среды

В настоящее время истощение природных ресурсов, загрязнение окружающей среды и нарушение экологического равновесия приобрело глобальные масштабы. Природа не знает государственных границ, она всеобща и едина. Все основные экологические проблемы человечества, такие, как парниковый эффект, разрушение озонового экрана, сведение лесов, деградация почв, снижение биологического разнообразия биосферы, радиоактивное и другие виды загрязнений, исчерпание полезных ископаемых и т.д., носят глобальный характер. Избежать перерастания глобального экологического кризиса в катастрофу возможно только общими усилиями всего человечества.

Объекты охраны окружающей среды делятся на национальные и международные.

Национальные (внутригосударственные) объекты охраны приi родной среды — земля, воды, недра, биота и другие элементы природной среды на территории государства. Ими владеет и  распоряжается государство, которому они принадлежат. Государство использует, охраняет и управляет ими на основании собственных законов в интересах своих народов.

Международные (общемировые) объекты охраны природной среды. — природные объекты, которые находятся вне юрисдикции отдельных национальных государств. Их делят на несколько групп:

1.  объекты, находящиеся в пользовании всех государств (атмосферный воздух, Мировой океан, Антарктида, Космос);

2.  объекты, используемые двумя или несколькими государствами (например, пограничные воды, Балтийское или Черное море, река Дунай); 0 объекты, перемещающиеся по территории различных стран (мигрирующие виды животных). Эти объекты осваивают и охраняют на основании различных договоров, конвенций, протоколов, отражающих совместные усилия международного сообщества.

3. Кроме того, существует еще одна категория международных объектов природной среды, которая охраняется и управляется государствами, но взята на международный учет. Она включает:

  •  природные объекты, представляющие уникальную ценность и взятые под международный контроль (заповедники, национальные парки, резерваты, памятники природы);
  •   редкие и исчезающие виды животных и растений, занесенные в международную Красную книгу;
  •   разделяемые природные ресурсы, постоянно или значительную часть года находящиеся в пользовании двух или более государств (река Дунай, Балтийское море и др.).

Космос. В международных Договорах по использованию космического пространства провозглашена недопустимость национального присвоения частей космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, недопустимость вредного воздействия на Космос и загрязнения космического пространства, а также оговорены условия спасания космонавтов. Для ограничения военного использования Космоса большое значение имели Договор об ограничении систем противоракетной обороны и Советско-американские соглашения об ограничении стратегических наступательных вооружений (СНВ).

Мировой океан (Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый океаны и связанные с ними моря) содержит огромное количество полезных ископаемых, биологических ресурсов, энергии. Велико его транспортное значение. Освоение Мирового океана должно проводиться в интересах всего человечества. Конвенцией ООН по морскому праву (1973 г.) признается суверенное право прибрежных государств на биоресурсы в 200-мильных прибрежных зонах. Подтверждена незыблемость принципа свободного мореплавания (за исключением территориальных вод, внешняя граница которых установлена на 12-мильном расстоянии от берега).

Антарктиду справедливо называют материком мира и международного сотрудничества. В Договоре об Антарктиде (1959 г.) провозглашена свобода научных исследований, использование этого материка только в мирных целях, определен международно-правовой режим Антарктиды. Новые, более жесткие меры по охране животного и растительного мира, удалению отходов и предупреждению загрязнения отражены в Протоколе, подписанном в октябре 1991 г. в Мадриде по итогам международного сотрудничества в Антарктиде.

Атмосферный воздух. Усилия международного сообщества нацелены главным образом на предупреждение и устранение трансграничного переноса загрязнителей атмосферы и охрану озонового слоя от разрушения. Международные отношения в этих вопросах регулируются Конвенцией 1979 г. о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, Монреальскими (1987) и Венскими (1985) соглашениями по озоновому слою, Конвенцией о трансграничном воздействии промышленных аварий (1992) и другими согласованными документами.

2.2. Международное сотрудничество в области природопользования и охраны окружающей среды

Формы международного сотрудничества в области охраны окружающей среды различны:

  •  международные организации по охране природы;
  •  международные (двусторонние или многосторонние) договоры, соглашения, конвенции;
  •  государственные инициативы по международному сотрудничеству.

Международные организации по охране природы. В настоящее время в мире функционирует более 100 различных международных организаций, занимающихся вопросами экологии.

Наиболее авторитетная из них — Организация Объединенных Наций (ООН). Одно из важнейших направлений ее деятельности — сотрудничество в области охраны природы. ООН рассматривает важные вопросы на Генеральной Ассамблее, принимает резолюции и декларации, проводит международные совещания и конференции. ООН разработала и приняла специальные принципы охраны окружающей человека среды, в частности, в Декларации Стокгольмской конференции ООН (1972 г.) и во Всемирной Хартии природы (1982 г.).

При ООН функционируют специализированные международные организации по охране окружающей среды.

Специальный орган ООН по окружающей среде (ЮНЕП) осуществляет долгосрочную программу по охране окружающей среды, для финансирования которой Генеральная Ассамблея ООН создала Фонд окружающей среды.

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) осуществляет программу «Ядерная безопасность и защита окружающей среды».

Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) занимается организацией исследования окружающей среды и ее ресурсов, ею одобрены программы «Человек и биосфера», «Человек и его окружающая среда».

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) занимается проблемами гигиены окружающей среды, борьбы с загрязнением атмосферного воздуха.

Всемирная организация продовольствия (ФАО) занимается вопросами продовольственной безопасности отдельных стран и всего мира.

Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) содействует сотрудничеству между правительствами, национальными и международными организациями, а также отдельными лицами по вопросам защиты природы и охраны природных ресурсов. МСОП подготовил Международную Красную книгу (10 томов).

Международные договоры, соглашения, конвенции — важный инструмент сотрудничества. Различаются договоры общие и специальные, многосторонние и двусторонние, глобальные и

региональные. Готовятся и рассматриваются они по инициативе отдельной страны (стран) или международной организации.

Общие международно-правовые договоры могут затрагивать и вопросы окружающей природной среды. Например, в договорах о режиме государственной границы, как правило, имеются статьи, посвященные режиму приграничных водоемов, охране растительности, животного мира.

Специальные природоохранительные международные договоры содержат статьи только об охране окружающей среды.

К глобальным договорам относятся Конвенция о запрещении военного или любого иного враждебного использования средства воздействия на природную среду (1977 г.), Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (1979 г.), Конвенция об охране мигрирующих видов диких животных (1979 г.).

В числе региональных договоров можно назвать договоры об использовании и охране Дуная, Черного моря; договоры европейских стран (ЕЭС); Африканскую конвенцию по охране природы и природных ресурсов (1968 г.); Конвенцию по охране Средиземного моря от загрязнения (1976 г.); Конвенцию об охране морских живых ресурсов Антарктики (1980 г.); Соглашение об охране полярного медведя (1974 г.); Конвенцию о рыболовстве в северо-восточной части Атлантического океана (1959 г.); Конвенцию о рыболовстве и сохранении живых ресурсов в Балтийском море и Датских проливах (1973 г.); Соглашение о сотрудничестве по борьбе с загрязнением Северного моря нефтью (1969 г.).

Особое значение имеют международные договоры об ограничении, сокращении и запрещении испытаний ядерного, бактериологического, химического оружия в различных средах и регионах. В 1996 г. в ООН торжественно подписан Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний.

Государственные инициативы по международному сотрудничеству в области охраны окружающей среды также имеют важное международное значение. Нашей страной выдвинут целый ряд конструктивных предложений по международному сотрудничеству в целях экологической безопасности, например, по защите морской среды Балтики (г. Мурманск, 1987 г.),

по природоохранному взаимодействию в Азиатско-тихоокеанском регионе (г. Красноярск, 1988 г.), по координации усилий в области экологии под эгидой ООН (43 сессия Генеральной Ассамблеи ООН, 1988 г.). Международное сотрудничество в области охраны окружающей природной среды влияет на национальное законодательство. Здесь действует принцип приоритета международно-правовой нормы над нормой национального права.

2. 3. Международные принципы охраны окружающей среды.

Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды регулируется международным экологическим правом. В его основе лежат общепризнанные мировым сообществом принципы и нормы. В истории становления основных экологических принципов международного сотрудничества можно выделить следующие важнейшие этапы.

1. Конференция ООН по проблемам окружающей человека среды (Стокгольм, 1972 г.). По итогам работы конференции была принята Декларация, в которой определялись стратегические цели и направления действий мирового сообщества в области охраны окружающей среды. Декларация содержала 26 основных принципов охраны окружающей человека среды.

Кроме того, 5 июня был провозглашен Всемирным днем окружающей среды. Был образован постоянно действующий орган ООН по окружающей среде (ЮНЕП) со штаб-квартирой в г. Найроби (Кения).

2. Всемирная хартия природы (ВХП), одобренная Генеральной Ассамблеей ООН (1982 г.). В ней вновь были подтверждены и развиты важнейшие принципы международного сотрудничества в области охраны окружающей среды. Таких принципов стало 27. Всемирная хартия природы определила приоритетные направления экологической деятельности международного сообщества на тот период.

3. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.). В ней приняли участие 114 глав государств, представители 1600 неправительственных организаций. Это крупнейший экологический форум в истории человечества. Впервые главы государств и правительств разных стран договорились о путях решения важнейших глобальных


экологических проблем, включая кардинальные изменения в экономике и социальной сфере. Впервые был общепризнан приоритет экологических интересов человечества над экономическими.

На конференции были одобрены пять основных документов: Декларация РИО об окружающей среде и развитии; Повестка дня на XXI в.; Заявление о принципах управления, сохранения и устойчивого развития всех типов лесов; Рамочная конвенция по проблеме изменений климата; Конвенция по биологическому разнообразию.

Одним из важнейших итогов Конференции было принятие концепции (стратегии) устойчивого развития. Под устойчивым развитием понимается одновременное решение проблем экономики и экологии. Цель стратегии — не заменяя национальных программ охраны окружающей среды, дать основные ориентиры.

4. Всемирный саммит по устойчивому развитию «Рио+10» (Йоханнесбург (ЮАР), 2002 г.). На саммите были подведены итоги первого десятилетия движения мирового сообщества по пути устойчивого развития. По словам генерального секретаря ООН Кофи Аннана, многие решения по охране окружающей среды, принятые в Бразилии, оказались невыполненными, глобализация не принесла пользы большей части человечества, несмотря на общий экономический подъем, помощь развивающимся странам сократилась. Одним из принятых на саммите итоговых документов стал «План борьбы с бедностью и сохранения окружающей среды».

Лекция 11

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РОССИИ

  1.  Экологическая уникальность России.

Территория Российской Федерации равна 17,1 млн км2, что составляет около 3,3% общей площади земного шара, 12% суши (без Арктики) или 32% Евразии. Обычно ее разбивают на три региона: Европейский (3,5 млн км2), Уральский (2 млн км2), Сибирь и Дальний Восток (11,6 млн км2).

Население России, крупнейшей страны мира, составляет менее 143 млн чел с тенденцией непрерывного снижения. В стране имеется 13 городов с населением свыше 1 млн чел.

Россия располагает огромным фондом сельскохозяйственных земель: на человека приходится около 11 га, в то время как в среднем во всем мире 3 га.

Важнейшим показателем сохранения естественной территории служит плотность населения, которая в мире составляет 55 чел. на 1 км2, а в России всего 8 чел. на 1 км2 (близка к плотности населения Земли в начале XX в.). Однако размещение населения по территории неравномерно: основное население проживает в Европейской части (плотность 27 чел. на 1 км2), в Уральском регионе — 11 чел. на 1 км2, в Сибири и на Дальнем Востоке — 3 чел., а на Севере — менее человека на 1 км2.

В самой России сохранились огромные территории не нарушенных хозяйственной деятельностью экосистем: восточносибирская тайга (площадью 6 млн км2), Север (2,8 млн км2). Около 60% земли не затронуты хозяйственной деятельностью (такой высокий показатель только у Канады), в то время как во всем мире площадь подобных земель составляет около 40 %. В Европейской части потребляется до 40% ресурсов, в Уральском регионе — 20%, в Сибири и на Дальнем Востоке - 10%.

Леса в России, на которые приходится более 26% лесных площадей земного шара, будучи более зрелыми и продуктивными, чем во многих других странах умеренных широт, поглощают до 600 млн т углекислоты. Подчеркнем при этом, что до 70% поглощенного лесами России СО2 имеют зарубежное происхождение.

Почти 77% территории России занимает почвенный покров, являющийся важнейшей частью экологического потенциала страны. Почти треть площадей земного шара, занятых многолетней мерзлотой, расположена в России. Всего мерзлотные почвогрунты покрывают до 64% ее территории.

Россия является крупным хранителем генетического фонда мира. В нашей стране находятся наиболее крупные популяции многих животных (белый медведь, марал, изюбр), около 9% всех птиц Северного полушария обитают в России, почти 50% перелетных птиц того же полушария выводят птенцов здесь же. Уникальным является озеро Байкал с его флорой и фауной. 210 видов растений произрастают только на территории России.

  1.  Техногенное загрязнение территории России.

1. Загрязнение атмосферного воздуха.

Государственные доклады о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации позволяют составить представление о масштабах выбросов в целом и по отдельным видам промышленности. В сумме ежегодные выбросы промышленных предприятий составляют около 20 млн т, выбросы транспорта — порядка 17 млн т.

Распределение выбросов в атмосферу (%) по отраслям хозяйства бывшего СССР (Яковлев СВ., Стрелков А.К., Маго А.А., 1998 г.)

Отрасль

Общее количество выбросов

Пыль

Диоксид серы

Оксид углерода

Оксиды азота

Углеводород

Энергетика

27,5

23,9

52,8

4,0

70,1

—

Черная металлургия

19,1

14,9

9,7

41,7

13,7

0,3

Цветная металлургия

7,6

7,0

16,5

3,0

—

—

Стройматериалы

12,9

28,7

2,6

11,2

3,2

—

Нефтехимия

5,1

0,4

2,0

8,2

0,5

31,1

Угольная промышленность

5,1

4,1

3,7

10,4

2,0

4,0

Химическая

3,5

1,4

1,2

3,0

1,9

1,3

Прочие

11,5

16,7

10,4

11,5

7,4

1,2

Загрязнение атмосферы имеет два аспекта: воздействие на состояние экосистем и на здоровье человека. Первое определяется выбросом парниковых газов (диоксида углерода и метана), возникающих в результате разрушения биоты, а также оксидов серы и азота, вызывающих кислотные дожди, второе — выбросом в атмосферу вредных веществ и пылевых частиц. В связи с уменьшением производства в России наблюдается снижение выбросов СО2: вклад России в мировую эмиссию составляет порядка 7% после США (22%), Китая (12%), Европы (24%).

Следует подчеркнуть, что выпадения загрязняющих веществ от других стран на территории России значительны. Согласно данным программы ЕМЕП, в течение 7 лет и вплоть до 1999 г. на Европейской территории России (ЕТР) ежегодно выпадало от 2,1 до 2,8 млн т оксидов серы и азота. При этом доля от российских источников составляла менее 40%. Следовательно, в подкислении природной среды нашей страны играют ведущую роль зарубежные источники, в том числе Украина, Германия, Польша, Чехословакия и др. Плотность выпадений окисленной серы составляет 1—3 т/км2. В ряде крупных индустриальных районов кислотность атмосферных осадков (рН) доходила до значений 3,1—3,2 (1995 г.). Выпадения свинца и кадмия от зарубежных источников составляют примерно 30% суммарного загрязнения.

Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха в крупных городах и промышленных центрах. Более чем в 200 городах России, где проживает 63 млн человек (42% населения страны), среднегодовые концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК. В Омске – формальдегид, ацетальдегид.

Согласно М.Ч. Залиханову (2000 г.), доля влияния загрязнения атмосферного воздуха на общую заболеваемость у детей составляет в среднем 17%, у взрослых — 10%. Загрязнение воздуха порождает 41% заболеваний органов дыхания, 16% — эндокринной системы, 2,5% — онкологических заболеваний у лиц в возрасте 30—34 лет и 11% — У лиц 55—59 лет.

2. Загрязнение и истощение водных ресурсов.

Россия богата водными ресурсами: на ее долю приходится 20% мировых запасов пресных вод, в т. ч. 9% речных вод Земли. По показателю «забор воды на душу населения» Россия занимает промежуточное положение среди европейских государств; он составляет 700 м3/год. Обеспеченность водой одного жителя РФ за счет речных вод составляет 29,2 тыс. м3 в год (80 м3 в сутки), тогда как среднемировые показатели намного ниже — 8,2 и 22,5 соответственно (Хубларян М.Г., 1999 г.).

По степени использования водных ресурсов многие страны Европы превзошли 50%-ный рубеж. Объем сточных вод в России составляет около 70 км3, но объем очищаемых вод менее 3 км3, хотя объем загрязненных вод составляет около 10 км3 (в то же время в Европе во многих странах 100% вод проходит полную очистку).

Водные ресурсы России считают едва ли не самыми сохранными в Европе.

В результате интенсивного водозабора истощаются запасы подземных вод; имеется более 1400 локальных очагов загрязнения подземных вод. Более 80% таких очагов находится в европейской части России (районы городов Мончегорска, Череповца, Балаково, Каменска-Шахтинского, Ангарска и др.). В состав загрязнения, как уже указывалось, входят весьма опасные химические вещества, в частности, диоксины.

В связи со спадом промышленного производства произошло некоторое снижение сброса массы основных загрязняющих веществ и объемов сточных вод (1252 тыс.т.)

Наибольшее количество сточных вод России сбрасывается в реки бассейна Волги и Камы. Эти сточные воды составляют около 40% от общего объема в России. Действующие очистные сооружения обеспечивают эффективную очистку лишь 8% объема загрязненных вод.

Из-за нестабильной работы многих предприятий, финансовых трудностей выполнение водоохранных мероприятий в стране осуществляется в совершенно недостаточных объемах. Воды основных рек — Волги, Дона, Кубани, Печоры, Оби, Енисея оцениваются как «загрязненные», а воды их крупных притоков (Камы, Томи, Иртыша, Тобола, Миасса, Исети, Туры) и реки Урал как «сильно загрязненные».

В целом экологическое состояние значительного числа водных объектов по данным сети Росгидромета соответствуют экологическому регрессу и только 11—13 % всех водных объектов находится в состоянии экологического благополучия.

3. Проблема отходов.

Это одна из самых острых и сложнейших в России, ведь на свалках, хранилищах, полигонах скопилось около 100 млрд т твердых отходов, т. е. почти 700 т на каждого жителя. Из всей этой массы только 5% идет на переработку или мусоросжигательные заводы, остальное складируется или вывозится на свалки.

На территории России размещено около 70% общего объема токсичных промышленных отходов бывшего СССР. Под их складирование заняты значительные площади. Только учтенные места размещения (захоронения) отходов занимают территории более 14 тыс. га. Особенно опасны отходы, содержащие тяжелые металлы (свинец, ртуть и др.). Весьма острой является и проблема уничтожения запасов химического оружия (около 40 тыс. т), хранящихся в 7 арсеналах Министерства обороны Российской Федерации.

Особенно остро стоит проблема отходов в Уральском регионе: в одной Свердловской области количество накопленных отходов достигает 35 млрд т. Здесь ежегодно образуется около 160 млн т, в том числе 11 млн т — токсичных. Обезвреживается или утилизируется всего одна пятая часть.

В настоящее время в стране ежегодно идет в отходы около 200 млн штук люминесцентных и дугоразрядных ламп, в каждой из которых содержится от 80 до 120 мг ртути. Большую опасность представляют ртутьсодержащие электрические батарейки, в которых содержание ртути доходит до 300 мг.

Особо следует остановиться на проблеме нелегального трансграничного перемещения токсичных отходов.

В настоящее время твердые и жидкие отходы с высоким содержанием вредных загрязняющих веществ сопровождают различные промышленные производства в развитых странах Северной Америки (прежде всего США), Европы и Азии ().

Общественность этих стран крайне негативно относится к переработке таких отходов на собственной территории, поэтому многие частные фирмы и даже правительства ищут возможность для размещения указанных токсичных отходов в других странах. Препятствием такому трансграничному перемещению опасных отходов служит Базельская конвенция о контроле трансграничной перевозки опасных отходов и их утилизации (1989 г.), к которой вскоре присоединилась и Россия. В этих условиях некоторые промышленные компании ищут пути вывоза этих отходов под видом низкоэнергоемких теплоносителей, маскируя тем самым истинное содержание высокотоксичных загрязняющих веществ. Статус низкоэнергоемких теплоносителей промышленные отходы «приобретают» после частичной переработки и (или) брикетирования на территории стран-производителей. В этом случае отходы уже формально не подпадают под ограничения Базельской конвенции и могут быть ввезены в третьи страны для их последующего сжигания в специальных печах. Многие страны, в том числе Россия, испытывающие экономические проблемы, принимают указанные отходы для переработки, сжигания, нейтрализации или для хранения.

Предпринимаются попытки обхода Базельской конвенции рядом иностранных фирм в целях ввоза аналогичных отходов на территорию России. Так, рассматривались проекты строительства заводов по сжиганию ввозимых (под видом низкоэнергоемких носителей) опасных отходов на территории Московской и Новгородской областей, Алтайского края и др. Согласно некоторым данным , в период с 1967 г. по 1993 г. 95 фирм (из Германии, США, Австрии, Италии, Канады и других стран) пытались ввезти в Россию более 30 млн т опасных отходов. В 1993 г. ввезено и размещено на территории России около 4000 т отходов, в том числе радиоактивных, ртутных, цинковых и других. В 1997 г. завезено в качестве вторичного сырья около 230 тыс. т только учтенных отходов. Некоторые иностранные компании даже предлагают бесплатно построить заводы по переработке опасных отходов, если на них впоследствии будет перерабатываться и определенное количество зарубежных отходов.

4. Радиационная обстановка.

Чрезвычайные ситуации, связанные с ядерно- и радиационно-опасными объектами (включая ядерное оружие), ядерными материалами, радиоактивными веществами и отходами, источниками ионизирующих излучений вследствие их особой разрушительной силы и долговременных негативных последствий, представляют собой одну из наиболее серьезных угроз безопасности, социально-экономическому развитию Российской Федерации и всего мирового сообщества.

Радиационная обстановка в РФ определяется следующими основными факторами: 1) глобальным радиоактивным фоном; 2) загрязнением территорий вследствие аварий на Чернобыльской АЭС (1986)  и ПО «Маяк» (1957 и 1967 гг.); 3) эксплуатацией предприятий с ядерным топливом, ядерно-энергетических установок на судах, хранилищ радиоактивных отходов.

Глобальный радиационный фон обусловлен проведенными ядерными испытаниями. По данным ООН, с 1945 по 1991 гг. в мире было произведено 1946 испытательных ядерных взрывов, в том числе 958 в США, 599 — в Советском Союзе, более 150 — во Франции. В СССР взрывы проводились: 467 взрывов на Семипалатинском полигоне (Казахстан), 132 взрыва на полигоне о. Новая Земля. Кроме того, значительное количество ядерных взрывов в мирных целях было проведено в Западной Сибири, Нижнем Поволжье, Якутии, Донбассе, Красноярском крае и других местах.

В результате ядерных испытаний в биосферу было выброшено 12,5 т продуктов деления ядерного горючего. В результате взрывов на 2,6% увеличилось содержание в атмосфере радионуклида углерода-14, в 100 раз — радиоактивного изотопа трития, на 2% повысилось фоновое радиоактивное излучение на поверхности Земли.

Одним из наиболее опасных видов отходов являются радиоактивные отходы. Наиболее распространены жидкие отходы, которые образуются на АЗС, радиохимических заводах, в исследовательских центрах. Твердые радиоактивные отходы также образуются в реакторах АЭС.

В России размещено 11 АЭС, которые дают 16,7% электроэнергии в стране. Расстояние от АЭС до крупных городов (С.-Петербург, Воронеж, Курск, Екатеринбург, Смоленск, Ростов-на-Дону и др.) — от 50 до 200 км. Источником радиационной опасности на атомных станциях являются реакторы энергоблоков, бассейны выдержки ядерного топлива, хранилища жидких и твердых отходов.

Согласно данным МЧС России (2005 г.), в России имеется 39 исследовательских реакторов, 39 критических и 15 подкритических стендов. В состоянии эксплуатации находятся 24 исследовательских реактора, 29 критических и 7 подкритических стендов.

В настоящее время в потенциально опасных зонах, прилегающих к действующим АЭС, проживает более 4 млн человек.

В 1995 г. были завершены работы по систематизации данных о радиационном загрязнении территории России в результате Чернобыльской катастрофы (26 апреля 1986 г.), затронувшей значительную территорию Украины, Белоруссии, России и 20 других государств. Только в России на зараженной территории проживает почти 17 млн чел.

Остается сложной радиационная обстановка в загрязненных лесах. Спустя 10 лет после аварии загрязнение лесного фонда изменилось незначительно, так как самоочищение лесов происходит только за счет процессов радиоактивного распада. Отмечается заглубление радионуклидов до 15—20 см. Наибольший уровень загрязнения отмечен на торфянистых и сильноподзолистых почвах, наименьшее — на суглинистых, богатых обменным калием и аммонием.

Аварии с выбросом радиоактивных веществ имели место в 1957 г. на ПО «Маяк» на севере Челябинской области. В результате в трех областях (Челябинской, Свердловской, Тюменской) в зоне заражения оказалось 300 тыс. человек. Под озером Карачай образовалась «линза» из радиоактивных рассолов, которая движется со скоростью 80 м в год. После попадания этих солей в водные объекты, прежде всего реки, могут подвергнуться загрязнению значительная территория Западной Сибири и затем Ледовитый океан. Аналогичная ситуация сложилась и в бассейне Оби в Томской области в результате деятельности Сибирского химического комбината.

На территории России суммарная активность незахороненных радиоактивных отходов, по некоторым оценкам, превышает 4 млрд Ки. В России есть 15 полигонов для захоронения, центры по утилизации отходов (Челябинск-65, Красноярск-26). Тем не менее, вопросы их экологической безопасности стоят очень остро.

К сожалению, в 2001 г., несмотря на протесты общественности, была заключена «сделка века», связанная с завозом на территорию России отработанного ядерного топлива (около 20 тыс. т), выгруженного из реакторов зарубежных АЭС и предназначенного для длительного хранения и переработки.

По состоянию на 01.01.2002 г. из состава ВМФ России выведено 190 атомных подводных лодок (АПЛ) (Военная экология, 2005 г.). Сегодня уже нет сомнений, что утилизация АПЛ является одной из крупнейших проблем глобального масштаба, привлекающей постоянно растущее внимание ряда иностранных государств и международной общественности.

Привлекаемые для утилизации АПЛ предприятия промышленности и ВМФ по своим производственным возможностям до 1995—1999 гг. были способны разделывать не более 5—6 АПЛ в год. При таких темпах разделки становилась неизбежной стоянка выведенных к настоящему времени из эксплуатации АПЛ на плаву в течение 15—20 лет в ожидании своей очереди утилизации. Такие лодки представляют серьезную потенциальную ядерную, радиационную и экологическую опасность, хотя бы уже потому, что могут явиться целями в случае военных конфликтов или атаки террористов.

  1.  Изменение состояния экосистем и снижение биоразнообразия.

Земельный фонд России, по данным государственного учета земель, в 1995—1996 гг. составил 170,98 млн га. Сокращается площадь сельскохозяйственного назначения: за последние 5 лет она уменьшилась на 27 млн га. Площадь пашни уменьшилась на 9,5 млн га. Объемы работ по мелиорации уменьшились на порядок.

Эрозийной опасности подвержено более 117 млн га (63%), а 51 млн га (28%) уже эрозировано. Превышены пастбищные нагрузки, не соблюдаются меры ухода за кормовыми угодьями.

В районах Крайнего Севера сокращаются площади оленьих пастбищ, причиной чего является техногенная нагрузка. За последние 30 лет площадь сократилась на 18,6 млн га.

В России, как известно, сосредоточено 3448 тыс. км2 неосвоенных лесов мира. Их вырубка (2 млн га в год) может привести к усилению процессов глобального потепления, исчезновению редких видов вследствие потери местообитаний. Факторами риска для неосвоенных лесов являются также добыча полезных ископаемых и лесные пожары (выгорает иногда до 1 млн га в год).

Вместе с вырубками происходит изменение ландшафта. В большинстве случаев на их месте начинается заболачивание местности. Поскольку вырубают в основном сосновые, а частично кедровые, наиболее ценные леса, повсеместно идет процесс обеднения лесного покрова. Среди лесов все большие площади занимают лиственные.

Ныне в мире происходит самое значительное за последние 65 млн лет исчезновение видов растений и животных со скоростью, в пять тысяч раз превышающей естественный ход эволюции на Земле (В.И. Ко-робкин, Л.В. Передельский, 2000 г.).

Подобное происходит и в России, в частности, резко сократилось число отдельных видов животных: зубров, речных бобров, соболя, выхухоли, кулана, лося, кабана, косули, бурого медведя, а также многих видов мелких млекопитающих. Одна из причин — браконьерство: только выявленные случаи незаконной охоты превышают 50 тыс. в год. Значительно увеличилось за последние годы число фактов незаконной добычи и торговли редкими видами животных и растений.

Около 90 видов млекопитающих находится под угрозой исчезновения на региональном и 39 — мировом уровнях; примерно 9% птиц занесено в Красную книгу России; три вида рыб — атлантический осетр, сахалинский осетр и белорыбица внесены в Международную Красную книгу.

4. Состояние основных опасностей на территории России

Согласно Докладу МЧС (2005 г.), на территории России в 2004 г. произошло 1134 чрезвычайных ситуаций (ЧС), в том числе локальных — 750, местных — 292, территориальных — 81, региональных — 8, федеральных — 3. В результате ЧС погибло 2459 человек, пострадало 23182 человека.

Количество ЧС природного характера составило 230, в них погибло 27 человек, пострадало 16475 человек. Всего в 2004 г. произошло 28 биолого-социальных ЧС, в которых погибло 6 человек, пострадало 2331 человек. Произошло 863 ЧС техногенного характера, в результате которых погибло 1930 человек, пострадало 3504 человека. Ниже приведены некоторые обобщенные данные.

Природные опасности. Ежегодно на территории России происходит 230—250 природных катастроф и ЧС, из них 35% приходится на наводнения, 19% — на ураганы, бури, штормы, смерчи, 14% — сильные и особо длительные дожди, 8% — на землетрясения и 21% на оползни, обвалы, сели и сильные снегопады. За последние 15 лет от опасных природных явлений в России погибло 3,5 тыс. человек, пострадали свыше 270 тыс. человек. Общий ущерб составил 6—7% от валового внутреннего продукта. Если учитывать жертвы терактов, военных конфликтов, пожаров и ДТП, то в среднем Россия ежегодно теряет свыше 50 тыс. человеческих жизней, более 250 тыс. человек получают увечья.

Исходя из многолетних наблюдений, специалисты отмечают, что наибольшую опасность в России представляют наводнения (подвержено 746 городов), оползни и обвалы (725), землетрясения (103), смерчи (500).

Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Системный социально-экономический кризис, который разразился в России в 90-х годах, вызвал рост числа ЧС, особенно техногенного характера; среди них в последнем десятилетии XX века доминировали:

транспортные аварии — 25—32%;

пожары и взрывы технологического оборудования — 8—39%;

пожары и обрушения жилых и административных зданий — 21—
39%;

аварии с выбросом токсичных веществ — 8—12%;

аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения — 7—
15%;

аварии на трубопроводах — 4—8% (В.В. Владимиров и др.,
ОБЖД, № 2, 2001 г.).

На период до 2010 года к регионам с наиболее высокой степенью техногенной опасности на опасных производственных объектах специалисты МЧС относят Якутию, Красноярский край, Иркутскую, Камчатскую, Кемеровскую, Ленинградскую, Магаданскую, Московскую, Пермскую, Свердловскую и Читинскую области, город Москву.

Чрезвычайная ситуация в демографическом развитии России.

За последние десять лет проявились и, более того, усилились следующие негативные тенденции:

  1.  устойчивая депопуляция и прогрессирующее старение населения;
  2.  низкий уровень рождаемости, который не обеспечивает даже простого воспроизводства населения;
  3.   сверхсмертность населения трудоспособного возраста (особенно мужчин), высокая младенческая смертность, неблагоприятная динамика показателей здоровья населения и ожидаемой средней продолжительности жизни;
  4.  ) усложнение миграционной ситуации, обусловленной наличием нерациональных потоков внутрироссийской и межгосударственной миграции;
  5.   значительное увеличение доли лиц старше трудоспособного возраста.

В конце 1980-х годов прирост населения стал быстро падать, в 1992 г. прирост сменился убылью населения и именно этому году соответствует наибольшая численность населения России — 148704 тыс. человек. Ныне, согласно Госкомстату РФ, население страны составляет 142,8 млн человек, в 2004 г. оно сократилось на 680 тыс. человек.

Основной причиной снижения прироста населения является общая тенденция падения рождаемости, проявившаяся в России начиная с 1950 г. Этот год стал началом постоянного снижения рождаемости как городского, так и сельского населения.

Указанное явление обусловлено такими процессами, как урбанизация, повышение уровня образования, изменение положения женщин в обществе, необходимость больше сил и средств вкладывать в воспитание детей и др. На эту общую тенденцию сокращения рождаемости в конце 1980-х гг. наложились спад рождаемости, связанный с вступлением в репродуктивный возраст представителей поколений предыдущего спада рождаемости, и социальный стресс периода перестройки.

Важной причиной снижения прироста населения является также высокая смертность, особенно младенческая: если в 1970 г. в России она равнялась 23 на 1000 родившихся, в Германии — 23,6, в Португалии — 55,5, то к 1990 г. в России она снизилась только до 17,4, в Германии до 6,7 и Португалии — до 10,9 (А. Вишневский, 1998 г.).

В те же 1960-е годы началось снижение средней по стране продолжительности жизни: если в 1987 г. средняя продолжительность жизни российских мужчин составляла 65 лет, а женщин — 74,6 лет, то ныне, согласно Госкомстату России (2002 г.), средняя продолжительность жизни мужчин составляет всего 58 лет 11 месяцев, женщин — 72 года. Эти результаты выглядят особенно трагически на фоне данных о продолжительности жизни мужчин в других странах: в Японии — 77 лет, в США — 73 года, в Чили — 72,4, в Армении — 70,5 года, в Иране — 68 лет, в Египте — 65 лет. Россия по этому показателю находится на одном уровне с Зимбабве.

Согласно тому же источнику, причинами смерти россиян явились: болезни систем кровообращения — 55,8%; онкологические заболевания — 12,7 %; прочие болезни (инфекционные, органов дыхания, пищеварения) — 9,1%; несчастные случаи, отравления, травмы — 14%; дорожно-транспортные происшествия (ДТП) — 1,7%; отравление алкоголем— 1,7% самоубийства —2,5%; убийства— 1,9%. Ужасная статистика: за один год Россия теряет на дорогах почти 40 тыс. человек, больше, чем во всех военных конфликтах последних 20 лет.

Ныне продолжительность здоровой жизни в развитых странах для мужчин колеблется от 60 до 65 лет при продолжительности жизни 70— 75 лет, а у женщин — 63—68 лет при продолжительности жизни, приближающейся к 80 годам, что существенно выше, чем в России. По мнению В.И. Данилова-Данильяна и К.С. Лосева (2000 г.), по сути дела, в течение многих лет в России шло разбазаривание трудового ресурса, гос Госкомстатом России в 1997 г. просчитаны четыре варианта развития демографической ситуации до 2010 года. При этом по всем вариантам численность населения России сократится: по самому оптимальному на 3,5 млн человек, а по самому «жесткому» — на 12,5 млн человек. В послании Президента РФ в 2000 г. с тревогой говорилось, что через 15 лет россиян может стать на 22 млн. человек меньше...




1. Оно подразумевает и надежность работы компьютера и сохранность ценных данных и защиту информации от внесе
2. Створене знову використовується у виробництві
3. тема далее ТС как совокупность нормативов необходимых для установления различий в оплате труда в зависимос
4. а Подготовила- студентка III курса Маематического факультета Ильичёва Мария В
5. Тема 2- Принципи завдання функції та види маркетингу Принципи маркетингу- Свобода вибору господар
6. Контрольна функція менеджера
7. Задание- выбрать верныеВ случае задержки выплаты зарплаты на срок более 15 дней работник имеет право
8. Тема- Части речи Тема урока- Общее понятие о склонении
9. ТЕМАТИКА СЕМІНАРСЬКИХ ЗАНЯТЬ Тема 1
10. 30 Minuten ruhen lssen Teig zu einem Strng 15 2 cm rollen und St~cke bschneiden 1 15 cm
11. 2012 ’ 223 м.html
12. . Символ веры. 2. Таинства и обряды церкви.
13. Проблема управління прибутком на підприємств
14. Психология воспитания
15. Пояснительная записка Целью практической деятельности в ходе практики является адаптация теоретич.html
16. Стандарт основного общего образования по информатике и информационным технологиям и Стандарт среднего п
17. Развивающиеся страны в мировой экономик
18. гл. XV 1 2 5 6; Боголюбов С
19. Реферат- Политические права и свободы человека- виды, содержание и правовое регулирование
20. первых в новую фазу вступила англофранцузская борьба за колонии и за мировое господство

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе