Масштабные проблемы современности: загрязнение окружающей нас среды. Проблема техногенного загрязнения

Опустынивание земель

Опустынивание земель происходит вследствие их нерационального хозяйственного использования. Из-за чрезмерной антропогенной нагрузки почвы засоляются, пески оголяются и приходят в движение, пастбища теряют биологическую продуктивность. Масштабы и степень опустынивания зависят от соотношения интенсивности естественных и антропогенных факторов.

Сегодня интенсивные процессы опустынивания земель отмечаются в большей части на территориях Калмыкии, Дагестана, Астраханской, Волгоградской, Ростовской (Сальская степь) областей, Алтайского края (Кулундинская степь), Тувы, а также в Краснодарском и Ставропольском краях.

Техногенное загрязнение

Промышленное загрязнение почв идет в основном через атмосферу путем осаждения паров, аэрозолей, пыли или растворенных примесей с дождем и снегом. Основная доля ЗВ попадает в воздух из дымовых труб заводов и вентиляционных каналов, большая часть их осаждается вблизи предприятий (1-2 км), некоторая часть тяжелых металлов передвигается далее и выпадает в пределах 3-4 км и даже до 8 км. Значительно меньше газопылевых выбросов поглощается почвой в зоне 10-50 км. Протяженность зоны интенсивного загрязнения и направление движения потока загрязняющих веществ зависят от скорости и частоты ветров данного румба (розы ветров), высоты труб, дисперсности частиц и плотности вещества, рельефа территории, растительного покрова.

Пыль с высоким содержанием ЗВ с территорий завода, трассы, по которой перевозят руду или концентрат, с отвалов отходов производства ит. п., легко, особенно в сухое время года, переносится ветром на прилегающие территории и захватывается воздушными потоками, уносящими пыль на несколько километров. Ливневые потоки размывают и уносят грунт, покрывающий территорию завода и содержащий значительные количества токсических компонентов.

Любой ущерб, наносимый почве как части биогеоценоза, отрицательно сказывается на всем комплексе природных условий территории. Для почвы существует определенная взаимосвязь между видами химических загрязняющих веществ и пространственно-временными последствиями загрязнения. В случае промышленного загрязнения тяжелыми металлами и бенз(а)пиреном, поступающими с газопылевыми выбросами, основное накопление указанных ЗВ локализуется в районе действия источника выбросов на расстоянии от 1-5 км

Рис. 4.1.

(ближняя зона), где концентрации могут превышать фоновые уровни на 1-2 порядка. По мере удаления от источника загрязнения содержание металлов уменьшается и на расстоянии 15-20 км приближается к фоновому уровню. Глубина проникновения тяжелых металлов в загрязненных почвах обычно не превышает 20 см, но при сильном загрязнении может достигать 150 см.

Выбросы от автотранспорта обнаруживаются на расстоянии 200-500 м от автомагистрали. Для складирования твердых отходов, для разливов нефти и нефтепродуктов также характерно локальное загрязнение до 1-2 км от источника.

Вторичное загрязнение почв, связанное с переносом ЗВ с поверхности почв в атмосферу и выпадением на поверхности земли, в сочетании с промышленным загрязнением, является главной причиной регионального и глобального загрязнения почв.

Конечно, почва обладает значительной буферностью по отношению к ЗВ, но существуют определенные пределы и уровни техногенного воздействия на окружающую среду, превышение которых приводит к необратимым последствиям (рис. 4.1).

2.2. Техногенное загрязнение природной среды

Изменения в литосфере

Литосфера - это верхняя твердая оболочка Земли. В результате взаимодействия геологических, климатических, биохимических факторов верхний тонкий слой литосферы превратился в особую среду –почву, где происходит значительная часть обменных процессов между живой и неживой природой.

Неразумная хозяйственная деятельность человека привела к уничтожению плодородного слоя почвы, ее загрязнению, изменению состава. Различают несколько видов изменения состава почв.

Интенсивная деградация почв - ухудшение свойств почвы под влиянием хозяйственной деятельности человека (неправильная агротехника; многоразовая вспашка; загрязнение пестицидами, отходами промышленных предприятий, содержащими яды свинца и ртути, радиоактивные изотопы; истощение; засоление).

Эрозия почвы - разнообразные процессы разрушения почв (ветровая, водная и антропогенная). Из-за ветровой и водной эрозии, засоления и других причин в мире ежегодно теряется 5–7 млн га пашен. Только ускоренная эрозия почвы за последнее столетие повлекла за собой потерю 2 млрд га плодородных земель.

Опустынивание - деградация земель, вызванная как деятельностью человека (антропогенными причинами), так и природными факторами и процессами; характеризуется иссушением земли, увяданием растительности, снижением связанности почвы, в результате чего становится возможной быстрая ветровая эрозия и образование пылевых бурь.

По оценкам ООН, опустынивание в перспективе может затронуть более миллиарда человек и около трети всех земель, использующихся в сельскохозяйственных целях. Опустынивание относится к трудно компенсируемым последствиям, так как на восстановление одного условного сантиметра плодородного почвенного покрова требуется в среднем от 70 до 150 лет.

Кроме промышленности, транспорта и сельского хозяйства, источниками загрязнения почвы являются жилые дома и бытовые предприятия. Загрязняющими веществами являются бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода, мусор и т. д.

Изменения в атмосфере

Атмосфера Земли представляет собой механическую смесь газов. Сухой воздух вблизи поверхности Земли, если удалить из него влагу и частицы пыли, в своем объеме содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа, и всего лишь 0,01% приходится на долю всех остальных газов: водорода, гелия, криптона, ксенона, радона, закиси азота, йода, водяного пара, озона, метана и др. (табл. 2).

Таблица 2

Состав атмосферы вблизи поверхности земли (норма)

В. А. Макашев, С. В. Петров. «Опасные ситуации техногенного характера и защита от них: учебное пособие»

Загрязнение атмосферы выражается в недостатке кислорода, высоком уровне шумов, кислотных осадках, разрушении озонового слоя (основного поглотителя ультрафиолетового излучения Солнца).

Ежеминутно промышленные предприятия, тепловые электростанции (ТЭЦ), автотранспорт сжигают огромное количество топлива, что приводит к непрерывному повышению содержания двуокиси углерода в атмосфере, они же являются виновниками выбросов в атмосферу оксидов азота, соединений серы.

По данным ЮНЕП, в атмосферу ежегодно выделяется до 25 млрд т загрязняющих веществ: диоксид серы и частиц пыли – 200 млн т/год; оксиды азота (Nx Оу ) – 60 млн т/год;

оксиды углерода (СО и СО2 ) – 8000 млн т/год; углеводороды (Сх Ну ) – 80 млн т/год.

Изменения состояния гидросферы

Истощение водных ресурсов обусловлено увеличением потребления воды промышленными предприятиями, сельским хозяйством, коммунальными предприятиями, что в свою очередь влечет массированное загрязнение источников. Все виды загрязнений в конечном итоге влияют на состояние Мирового океана.

Кроме нефти и нефтепродуктов основными загрязнителями поверхностных вод являются детергенты - синтетические моющие средства, которые все шире применяются в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Значительный вред водной среде и населяющим ее организмам причиняет загрязнение водоемов свинцом и его соединениями.

Расширенное производство и использование пестицидов обуславливает сильное загрязнение водных объектов этими соединениями. Наряду с пестицидами сельскохозяйственные стоки содержат значительные количества веществ, внесенных на поля с удобрениями (соединения азота, фосфора, калия).

В водоемы поступает свыше 500 тыс. различных веществ. Тяжелые металлы (свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий) активно накапливаются в донных отложениях, водорослях, тканях рыб. Известны случаи массовых отравлений людей этими металлами при употреблении рыбы, использовании воды.

Большую опасность представляют загрязнения вод радиоактивными веществами. Резкое ухудшение санитарно-гигиенических показателей качества воды связано с

термическим загрязнением , то есть с изменением температурного режима водоемов под влиянием промышленных стоков. Больше всего загрязняющей теплоты производят электростанции, сталепрокатные цеха, нефтеочистные, химические и целлюлозно-бумажные предприятия.

Грунтовые (подземные) воды - основной ресурс питьевой воды в мире. В отличие от поверхностных вод, которые можно «реанимировать» при помощи очистных сооружений,

В. А. Макашев, С. В. Петров. «Опасные ситуации техногенного характера и защита от них: учебное пособие»

грунтовые воды включены в иной гидрологический цикл и очищены быть не могут. Бо́льшая часть грунтовых вод подпитывается осадками, которые просачиваются в почву. На качество грунтовых вод могут оказывать влияние многие виды человеческой деятельности.

Источниками загрязнения подземных вод являются: использование удобрений и пестицидов, септические отстойники и выгребные ямы, канализационные системы, санитарные поля фильтрации и мусорные свалки, скважины, колодцы, подземные трубопроводы, промышленные отходы, поверхностные разливы различных веществ, утилизация соляных растворов и отходов добывающей промышленности, могильники и кладбища.

Тема 3.

Загрязнение – есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества) (по Ф. Рамаду, 1981 г.).

Вещества, ухудшающие качество окружающей среды, являются загрязнителями. Эти вещества могут быть как природного происхождения (например, вулканические выбросы), так и антропогенного характера. К последним относятся практически все виды деятельности человека – от бытовой до производственной. Все современные промышленные предприятия имеют побочные продукты и отходы производства, которые и являются материальными загрязнителями среды, если они выделяются в воздух, воду или почву. Именно они и являются основными источниками загрязнения среды различными вредными соединениями. Преобразованное в результате технологических процессов природное сырье приобретает новые свойства и становится необходимым человеку продуктом. Побочные продукты и отходы также имеют свойства, а часто и строение, отличающееся от природных соединений, и в большинстве случаев в природе не встречающееся, т.е. чуждое природе, поэтому вещества, загрязняющие среду, называют ксенобиотиками (от греч. хenos – чужой).

Негативное влияние технического прогресса и развития цивилизации мы уточним на представленной схеме 1:

Как видно из схемы проблемы окружающей среды порождены целым рядом причин. Они взаимосвязаны и, свою очередь, являются следствием всего исторического развития человеческого общества. Достижения науки и технический прогресс направлены на повышение комфортности жизни людей, улучшению качества жизни, на развитие человеческого общества, Это привело к созданию новых средств производства, предметов потребления, источников информации. Но концентрация производства, в аграрной сфере в том числе, или одним словом индустриализация , быстрый рост потребления (даже сверх меры), ускоренная урбанизация и рост народонаселения привели к появлению или лучше проявлению многих нежелательным последствиям, проявившимся в отрицательных воздействиях на окружающую среду. Их много Вы их знаете, эти факторы вызывают изменения во всех составляющих биосферы: в атмосфере парниковые газы и повышение кислотности среды, распространение вредных и токсичных веществ в окружающей среде; в гидросфере – загрязнение поверхностных и подземных вод, морей и океанов, нехватку воды и распространение засухи или наоборот наводнения. В почве – эрозию, снижение урожайности, сокращение площадей пашни В общем в глобальном масштабе – рост потребления энергии; радиоактивное загрязнение окружающей среды, уничтожение целых экосистем, в биоценозах – вымирание видов, нарушение экологического равновесия и конечным итогом является состояние здоровья и выживание человечества. На мой взгляд эта схема должна быть представлена в виде некоего цикла, возможно не вполне замкнутого, потому что в этих схемах имеет место взаимное влияние человека и всех последствии на человека. В результате человечество вынуждено искать пути к устойчивому развитию общества в гармонии с природой.

Второй вопрос темы – критерии оценки окружающей среды. На схеме 2 представлены человек и окружающая его среда и влияние среды на человека.

Элементы окружающей человека среды в соответствии с его биологической и социальной сущностями можно подразделить на природные (основные источники жизни – пища, вода, воздух и т.д.), искусственные , т.е. созданные человеком (дома, предметы быта и орудия труда, произведения искусства и т.д.) и социальные (люди и их группы, общество). В среде проживания обычно проживают социальные элементы (члены семьи, сограждане) и искусственные, которые во многом влияют и на качество природных элементов среды (воды, воздуха). Эту среду человек стремится существенным образом изменять, создавая благоприятные условия или при других стремлениях создавать асоциальные условия (алкоголизм, наркомания). Для нашей дисциплины важно охарактеризовать рабочую среду , в которой, в зависимости от профессии индивида отдельные элементы могут быть представлены весьма различно. Например, на промышленных предприятиях преобладает влияние искусственных элементов (технологическое оборудование, здания, сооружения), в сельском хозяйстве напротив преобладают природные с элементами искусственных. В рекреационной среде часто преобладают природные элементы, однако в современных условиях важное место отводится искусственным сооружениям (бассейны, закрытые спортивные сооружения, культурные учереждения и т.д.). Первые конечно предпочтительные, но должна быть культура отдыха для сохранения экологического равновесия в природной среде. Деление среды на виды и элементы функционально и условно, т.к. среда действует на человека во всей своей целостности. На семе представлены состав окружающей человека среды и ее влияние на организм человека и личность. Цветом обозначено: зеленый природа (наибольшее ее влияние – рекреационной среде); синий – искусственная среда (наибольшее влияние – в рабочей среде и среде проживания); красный – другие люди, общество (наибольшее влияние – в рабочей среде и среде проживания). В качестве критериев изменения материального состава окружающей среды используются определенные параметры:

объем производства загрязняющих веществ;

области применения вредных для окружающей среды продуктов; распространение их в окружающей среде;

устойчивость продуктов производства и способность их к разложению; превращения вредных веществ;

их эксико-токсикологические свойства.

Учет и знание объема производства загрязняющих веществ, а также области применения вредных для окружающей среды продуктов (первый и второй критерии) позволяют оценить возможные изменения качества окружающей среды. При этом, важное значение имеет характер применения загрязняющих веществ. Он может быть закрытым, т.е. контролируемым – когда имеются возможности повторного использования или уничтожения данного химического продукта. Открытый характер применения свидетельствует о возможности его свободного распространения в окружающей среде. Термин «распространение в окружающей среде» применяется в основном в естественных природных процессах и определяется физико-химическими свойствами продуктов; физическими процессами, связанными с их переносом; биологическими процессами, принимающими участие в глобальных процессах круговорота веществ; циклическими процессами в отдельных экосистемах. При неконтролируемом характере распространения наблюдается выход вредных веществ за пределы региона применения. Важными стадиями подвижности и распространения продуктов производства в окружающей среде является их перенос различными природными средами (вода, почва, воздух), накопление их в организмах и растениях, перенос их различными формами жизни. Современные сложные математические модели, учитывающие молекулярную массу химических веществ, давление образующегося пара и растворимость в воде позволяют с приемлемой точностью заблаговременно рассчитать концентрацию вредных веществ в контролируемом регионе.

Тенденцию вещества выйти из той фазы, в которой оно находится, называют фугитивностью (летучестью), измеряемой в единицах давления (Па). Процесс фугитивности (улетучивания) осуществляется в результате диффузии.

Диффузия – физический процесс, в ходе которого молекулы, атомы или ионы в результате теплового движения перемещаются из области большей концентрации в область низкой концентрации (пример, выделение аминокислот в градиенте плотности). В пористом объеме почвы диффузия идет медленнее, чем в воздушной и водной средах, и поэтому происходит накопление вредных веществ в почве, адсорбция почвенными комочками загрязнителей

Конвекция – принудительное перемещение растворенных веществ потоком воды, рассчитывается как произведение объемного потока воды (скорости фильтрации) и концентрации растворенных веществ. Конвекция в атмосфере – это перемещение воздушных масс в зависимости от их температуры.

Дисперсия – перераспределение (перемешивание) растворенных веществ в движущейся по порам почвы воде, вызываемое неоднородностью скоростей потоков, в каждом отдельно взятом объеме воды в поре.

Адсорбция – связывание молекул или атомов жидкой или газообразной фазы на поверхности твердых тел.

Разложение – абиотические и биотические реакции.

Пример дисперсии представлен на схеме 4. Схема демонстрирует влияние скорости течения воды на деградационные изменения почвы или эрозию почв. причиной Скорость течения воды в русле потока составляет примерно 2–4 м/с. При стоке по земляному откосу такого же склона она составит уже 0,1–0,15 м/с, а при стоке внутри почвы – только 0,01–0,001 м/с. Такой подпочвенный сток происходит в лесу или на озелененном (кустарником, дерном) склоне. Таким образом причиной эрозии почв являются дисперсия и наличие зеленых насаждений и образования дерна на их поверхности. Таким образом, распространение загрязнений в окружающей среде определяется физическими, химическими и биологическими свойствами как самой среды, так и свойствами загрязнений.

Устойчивость продуктов производства и способность их к разложению; превращения вредных веществ; их эксико-токсикологические свойства оцениваются санитарно-гигиеническими показателями . Преобразование загрязняющих веществ в природной среде происходит в результате биоаккумуляции – накопление в организме вредных веществ; биодеградации – расщепления при участии биологических агентов; биотрансформации- преобразование веществ в организме химического преобразования – химические реакции в воздушной, водной и почвенной среде с образованием новых веществ. В результате этих реакций образуются ксенобиотики – чужеродные для природы соединения. Можно смело утверждать, что биосфера – мощнейший биохимкомбинат . Пример биоаккумуляции – землеройка, живущая у дороги с интенсивностью 10 тыс автомобилей в сутки содержит свинца в 2,5 раза выше, чем землеройка, поселившаяся у дороги с интенсивностью движения 1 тыс. автомашин. В процессе эволюции организм выработал свой набор защитных средств против чужеродных организму веществ, свои методы их обезвреживания. В рабочей среде применяются искусственные способы и технологические схемы для обезвреживания, очистки, обеззараживания производственных выбросов. Вредные вещества практически редко присутствуют в биосфере в единственном числе, поэтому вводится понятие суммирующего эффекта. Организм на суммированное воздействие загрязняющих веществ отвечает различными реакциями.

Выделяют усиление эффекта (синергизм) – превышение реакции в смеси, вызванной действием каждого из веществ в отдельности.

Ослабление эффекта (антагонизм ) – меньше эффекта любого вещества в смеси.

Независимое действие – соответствует действию каждого вещества в смеси. Рассмотрим также схему 5 влияния на организм человека шумового загрязнения.

В заключении дадим формулировку термина качество окружающей среды это такое состояние ее систем рекреационной, рабочей, среды проживания, при которой постоянно обеспечиваются обменные процессы энергии и веществ между природой и человеком на уровне, обеспечивающем воспроизводство жизни на Земле. Следующий вопрос загрязнения и их классификация. Из вышесказанного мы можем сделать заключение о том, что наиболее распространенным отрицательным воздейтвием на окружающую среду является её загрязнение. Дадим определение термину загрязнение. Наиболее полное определение этого термина дано ученым-экологом Ф. Рамадом в 1981 г. Загрязнение – есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества). Загрязнения классифицируются по характеру воздействия на среду обитания (по Г.В. Стадницкому и А.И. Романову, 1988 г.):

1) ингредиентные (химические), представляющие собой совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания);

2) параметрические (физические), связанные с изменением качественных параметров среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное);

3) биологические (биоценотические), заключающиеся в воздействии на состав и структуру популяции и отдельных ее представителей – биологических агентов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и др.);

4) стациально-деструкционные (ландшафтные), связанные с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений). Некоторые авторы (Е.И. Тупикин, 2001) добавляют механические загрязнения – пыль, фосфаты, свинец, ртуть, занимающие пространство, верхние слои литосферы при поверхностной добыче сырья (щебень, песок).

В 60-е годы ХХ века садили лесополосы, кто бывал на юге видел их вдоль дорог, в основном садили дикие абрикосы – жерделу для охраны почв степей от ветровой эрозии. Особенно возросли темпы роста ингридиентных и параметрических загрязнений не только в качественном, но и в количественном отношении. Схема поступления загрязняющих веществ в организм человека и участвующие в этом процессе элементы окружающей человека среды:

Антропогенное воздействие на атмосферу может быть прямое и косвенное , т.е. воздействие деятельности человека на окружающую среду, отражающееся на ее ресурсах и вызывающее изменения биосферы. Рассмотрим типы антропогенного воздействия. Атмосфера загрязняется прежде всего в результате сжигания ископаемого топлива – углей, нефти, природного газа, а также сжигания древесины. Загрязнения поступают в атмосферу в виде твердых частиц (пепел, сажа) и в газообразном виде (SО 2 ; NО х, СО – окись углерода, и в меньшем количестве – другие вещества). Крупный загрязнитель атмосферы – химическое производство (кроме SО 2 ; NО х в зависимости от характера производства в атмосферу попадают частички металла, органических веществ и т.д.). Но самый большой «вклад» в загрязнение атмосферы городов вносит автомобильный транспорт . Прежде всего это касается выхлопных газов двигателей, которые не только содержат СО, альдегиды и другие углеводороды, но и способствуют (особенно в солнечную жаркую погоду) образованию т.н. химического смога с повышенным содержанием озона. Атмосферные загрязнения действуют на организм человека, прежде всего через дыхательную систему. На схеме представлены виды пыли, и пути ее проникновения в организм человека.
Конечно, твердые частички вредных веществ отчасти задерживаются эпителием слизистой оболочки дыхательных путей(в носоглотке в бронхах), и чем больше по размеру вдыхаемые частицы, тем скорее они задерживаются в верхних отделах дыхательных путей, а частицы, осевшие в носоглотке и гортани, могут устраняться откашливанием. Частицы же меньше 5 мкм попадают в легкие, и чем частицы меньше – тем глубже. Твердые загрязнения, находящиеся в воздухе (пыль), попадая в организм, вызывают ряд серьезных осложнений и наносят вред здоровью человека. Их влияние различно в зависимости от величины пылевых частиц, их характера и химического состава. Самой опасной является токсичная (ядовитая) пыль. Она образуется, к примеру, при обработке меди, цинка и других металлов. Действуя как яд, она образует у вдыхавшего, временное или хроническое отравление. Поэтому очень важно при работе на таких производствах соблюдать правила безопасности и гигиенические предписания. Изменения в организме вызывает и инертная в химическом отношении (инертные частицы) пыль. Легкие людей, живущих длительное время в запыленной среде, покрываются серым налетом, утрачивают эластичность, дыхание становится затрудненным. «Запыленность» легких часто наблюдается у шахтеров, особенно при несоблюдении ими гигиенических предписаний. Пыль, частицы которой имеют острую форму, особенно кремневая (кварцевая) пыль, разрушают легочную ткань, вызывает силикоз. Этим заболеванием страдают люди, работающие в шахтах, каменоломнях, а также лаборанты, стоматологи, стеклодувы. Особой пылью является пыльца и другие химически активные компоненты живой природы (различные микроорганизмы), а также некоторые химические вещества (например. моющие средства). Они вызывают аллергию. Наиболее частым проявлением этой болезни является насморк, приступы кашля (астматического характера), различные кожные высыпания. Раздражение дыхательных путей пылью вызывает воспаление бронхов, которое обостряется курением. Газообразные вредные вещества, проникая в дыхательную систему, также вызывают болезненные реакции организма. Очень высокое (400 – 500 мг/м 3) содержание SО 2 в воздухе, например, при аварийных ситуациях, может привести к резкому сужению дыхательных путей, и человек задохнется. Уже при содержании 1,5 мг/м 3 SО 2 появляется ощущение легкого удушья, а более высокое его содержание раздражает слизистую оболочку и вызывает воспаление дыхательных путей. Оксид серы попадает в кровь

Биологические загрязнения делятся на две группы:

─ биотическое загрязнение, связанное с биологическими факторами (распространение сорной растительности, налет саранчи и т.д.);

─ микробиологическое, связанное с распространением болезнетворных микроорганизмов и вирусов (эпидемии гриппа, СПИД), а также выбросов в окружающую среду микроорганизмов-продуцентов в результате работы биотехнологических предприятий (клеток дрожжей рода Саndida при производстве кормовых дрожжей, спор плесневых грибов при производстве ферментов, антибиотиков, различных бактерий при генноинженерных манипуляциях и действиях вооруженных сил).

По агрегатному состоянию загрязнители делят на газообразные (сернистый ангидрид, углекислый и угарный газы, нитрозные газы, сероводород и т.д.), жидкие (сточные воды промышленных предприятий и бытовые стоки, содержащие в растворенном состоянии практически все элементы таблицы Д.И. Менделеева, в различных, иногда очень опасных, соединениях, а также различные микроорганизмы) и твердые (отходы пустой породы после производства фосфорных удобрений, калийной соли, каменного угля и т.д.).

По масштабам и распространению загрязнения делятся на локальные (местные – города и промышленные районы), региональные и глобальные, или трансграничные (за счет переноса воздушными массами).

Важнейшим параметром, определяющим масштабы распространения загрязнителя в атмосфере, является время его жизни в ней. Выбросы с большим временем жизни в атмосфере (годы, месяцы) способны распространяться в окружающей среде в глобальном масштабе независимо от места их выброса – это углекислый газ, фреоны, радионуклиды с периодом полураспада от месяца и больше. Таким образом, наличие таких выбросов от промышленного предприятия приводит к загрязнению атмосферы в глобальном масштабе и является проблемой многих стран.

Выбросы оксидов серы, азота, пестицидов, тяжелых металлов с ограниченным (обычно несколько суток) временем жизни в атмосфере приводят к загрязнению в региональном масштабе. За пределами региона концентрация загрязнений быстро падает, однако в следовых количествах может наблюдаться повсеместно.

Загрязнения в локальном масштабе возникают в результате выбросов вредных веществ с малым временем жизни (грубодисперсные аэрозоли, сероводород и другие вещества, а также оксиды серы и азота, если они выбрасываются из низких источников).

В зависимости от периодичности различают постоянные (непрерывные) и периодические (залповые), в том числе аварийные, выбросы. Наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят автотранспорт, энергетика, химическая и строительная промышленности. Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и число их растет вслед за развитием новых технологических процессов. Однако, есть приоритетные (если можно употребить такое выражение в данном случае) загрязняющие вещества как в локальном, так и в глобальном масштабе:

─ зола, пыли, аэрозоли;

─ диоксид серы (особенность его распространения и вредного воздействия заключается в вымывании его из атмосферы и попадании образующейся серной кислоты и сульфатов на растительность, почву, водоемы в виде кислотных дождей);

─ сероводород;

─ тяжелые металлы: в первую очередь хлориды свинца, кадмия, ртути (с учетом цепочек ее миграции и превращения в высокотоксичную метилртуть), оксид цинка;

─ некоторые канцерогенные вещества, в частности бенз(а)пирен;

─ нефть и нефтепродукты (особенно в морях и океанах);

─ хлорорганические пестициды (применяемые в агроценозах);

─ силикаты (строительные материалы);

─ оксид углерода и оксид азота (в городах, в результате транспортных выбросов);

─ радионуклиды и другие радиоактивные вещества (в результате бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, испытательных взрывов атомных бомб и катастрофы на ЧАЭС);

─ диоксины (опасные загрязняющие вещества из класса хлоруглеводородов, возникающие в результате применения различных хлорсодержащих соединений).

В общем объеме выбросов вредных веществ главными загрязнителями – поллютантами в атмосферном воздухе являются твердые частицы (98% выбросов), диоксид серы и оксид углерода.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Тезисы

В результате техногенного развития в атмосферу постоянно выбрасываются тысячи химических соединений, которые неблагоприятно влияют на здоровье проживающих и изменяют структурно-функциональную организацию экосистем нашего города. Наличие крупных промышленных предприятий, интенсивный прирост транспортных средств, деятельность человека - все это влияет на качество нашего воздуха.

Город Докучаевск являетсясердцем по добыче доломитов всей Донецкой области, что в свою очередь неблагоприятно сказывается на качестве воздуха и количестве загрязнителей в нем. При открытой добыче доломитов на Докучаевском флюсо-доломитном комбинате в воздушную среду постоянно попадают вещества разных фракций, что приводит к загрязнению и ухудшению экологической ситуации нашего города.

Цели исследования:

Выявить воздушные загрязнители, их количественный состав на двух исследуемых зонах («Докучаевский зоосад» и территория дробильно-обогатительной фабрики №1);

Установить характер воздействия данных загрязнителей на окружающую среду и организм человека;

Разработать методы, направленные на снижение негативного влияния промышленных воздушных загрязнителей на организм человека.

Обосновать полученные результаты мониторинга.

Проведенные исследования показывают, что главной причиной загрязнения атмосферного воздуха города Докучаевска являются увеличение в атмосфере количества химических веществ и пыли известняка. Эти загрязняющие вещества являются результатом добычи и переработки природных ресурсов на ДФДК. Также на ухудшение ситуации влияет антропогенный фактор: увеличение количества транспорта, сжигание бытовых отходов, отсутствие зеленых насаждений. Показатели концентрации вредных веществ двух исследуемых территорий, существенно отличались, на что влияло множество факторов: расстояние от техногенной территории, защитные насаждения растений, наличие растений различных жизненных форм.

Газообразные загрязняющие вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, органы пищеварения, а также кожу и слизистые оболочки. Загрязнение воздуха является главной причиной онкологических заболеваний. Увеличение предельно допустимых концентраций может привести к ухудшению здоровья или даже к летальному исходу.

Химические вещества, как диоксид серы, окисляясь кислородом воздуха до SO 3 , а оксид азота до NO 2, в верхних слоях атмосферы взаимодействуют с парами воды, которые выпадают на поверхность земли в виде кислотных дождей. При этом изменяется кислотность почв и их плодородность.

«ВВЕДЕНИЕ» 7

РАЗДЕЛ I. Теоретические основы взаимосвязи атмосферы и человечества. 9

1.1 Основные характеристики атмосферы. 9

1.2. Горно-добывающая промышленность - как основной техногенный загрязнитель. 12

РАЗДЕЛ II. Научно-исследовательская работа по выявлению воздушных загрязнителей в атмосферном воздухе. 14

2.1. Сущность и положения исследования. 14

2.2. Характеристика загрязнителей и методы борьбы с ними. 15

«ВЫВОДЫ» 20

Список литературы 21

Приложения………………………………………………………………………………23

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ДФДК - Докучаевский флюсо-доломитный комбинат

ДОФ - Дробильно-обогатительная фабрика

ПДК - предельно допустимая концентрация

«ВВЕДЕНИЕ»

Актуальность проблемы. В результате техногенного развития в атмосферу постоянно выбрасываются химические соединения, которые неблагоприятно влияют на здоровье горожан и изменяют структурно-функциональную организацию экосистем нашего города. Наличие крупных промышленных предприятий, интенсивный прирост транспортных средств, деятельность человека - все это влияет на качество нашего воздуха.Город Докучаевск являетсясердцем по добыче доломитов всей Донецкой области, что в свою очередь неблагоприятно сказывается на качестве воздуха и количестве загрязнителей в нем. При открытой добыче доломитов на Докучаевском флюсо-доломитном комбинате, в воздушную среду постоянно попадают вещества разных фракций, что приводит к загрязнению и ухудшению экологической ситуации нашего города. Мониторинг полученных проб воздуха, в двух зонах города, позволил более тщательно изучить проблему загрязненности и продолжить исследование по динамике влияния в положительную или отрицательную стороны.

Объектом исследования является уровень загрязненности воздуха двух зон («Докучаевский зоосад» и ДОФ -1 ДФДК) города Докучаевска за I квартал 2015 года, дополнительные факторы, влияющие на интенсивность загрязнения, и пути решения данной проблемы.

Предметом исследования является разнообразие загрязняющих веществ, в том числе основного загрязнителя известковой пыли, полученной в результате добычи доломитов на Докучаевском флюсо-доломитном комбинате.

Целью работы выступает проведение комплексного исследования с оценкой влияния воздушных загрязнителей окружающей среды города Докучаевска, при добыче доломитов открытым путем.

Для ее реализации решались следующие задачи :

более детально изучить загрязняющие вещества, выбрасываемые при добыче доломитов на флюсо-доломитном комбинате города Докучаевска;

оценить характер загрязнения окружающей среды за период I квартала 2015 года в промышленной зоне предприятия ДОФ-1 и санитарно-защищенной зоне «Докучаевский зоосад»;

выявить негативное влияние загрязнителей на структуру экосистемы, общее состояние здоровья жителей проживающих в Докучаевске;

разработать методы, направленные на снижение негативного влияния промышленных воздушных загрязнителей.

Научные положения.

1. Воздействие воздушных загрязнителей приводит к существенному изменению структуры экосистемы, отрицательно влияет на общее состояние атмосферы.

2. Загрязняющие вещества по своей природе могут делиться на различные фракции и быть в разных агрегатных состояниях, что приводит к образованию соединений более токсичных для человека.

3. Мониторинг воздушных проб поможет более детально изучить качества загрязнителей и в дальнейшем разработать методы борьбы с ними.

4. Дополнительные воздушные загрязнители также оказывают негативное влияние на атмосферу, разрушая ее структуру или изменяя ее химический состав.

5. Повышенные концентрации загрязняющих веществ могут привести к необратимым процессам в экосистемах и уничтожить живые организмы.

РАЗДЕЛ I. Теоретические основы взаимосвязи атмосферы и человечества.

1.1 Основные характеристики атмосферы.

С развитием человеческой цивилизации и научно-технического прогресса проблема отношения между природой и обществом постоянно обостряется. Резкое увеличение за последние столетия промышленного и сельскохозяйственного производства, развитие транспорта, энергетики, химизация, возрастание урбанизации негативно влияют на окружающую среду. Следствием негативных последствий научно-технического прогресса являются:

Загрязненность атмосферного воздуха, водоемов,

Деградация грунтового покрытия,

Снижение запасов природных ресурсов,

Нарушение стабильности экологических систем и многое другое.

Наиважнейшей проблемой сегодняшнего дня с этой точкой зрения является наступление экологического кризиса, а затем и экологической катастрофы. Рассмотрим один из факторов негативного воздействия - это загрязнение атмосферного воздуха отходами горно-добывающего производства.

Основным источником загрязнения воздуха в нашем городе является предприятие, связанное с добычей доломита открытым путем. Горная промышленность - является одним из основных загрязнителей окружающей природной среды. Существенный вред природе наносят не только техногенные выбросы предприятий этой отрасли, но и складирование их отходов производства, а также сброс отработанных сточных вод. В результате длительного поступления в атмосферу техногенных выбросов металлургических предприятий, особенно пыли.

Именно атмосфера выступает объектом исследования, так как ее воздействие является самым значимым для развития жизни на Земле. Давайте рассмотрим ее основные характеристики.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли, состоящая из смеси газов, в которой преобладают азот и кислород. Масса атмосферы составляет 5·1018 тонн. Характеристикой атмосферы является атмосферное давление, которое определяется высотой местности над поверхностью моря, а также состоянием атмосферы, т.е. наличием области низкого давления - циклона или области высокого давления - антициклона. Изменение атмосферного давления в пределах 760-780 мм рт. ст. опасности для жизни человека не представляет. Атмосфера делится на слои, в которых в зависимости от высоты меняется температура. К атмосферным слоям Земли относятся:

Тропосфера (9-18 км);

Стратосфера (50-55 км);

Мезосфера (80-90 км);

Термосфера (90-800 км);

Зкзосфера (свыше 800 км).

В составе атмосферы также выделяют озоносферу. Этот слой находится на высоте 20-50 км и является щитом от ультрафиолетового излучения Солнца. В состав атмосферы по объему входят: азот 78%, кислород 21%, аргон 0,93%. На долю углекислого газа, неона, гелия и других газов, которые присутствуют в атмосфере, приходится не более 0,04%.

Температура атмосферного воздуха изменяется от -88 о С до +60 о С. Основным компонентом атмосферы является водяной пар (в атмосфере он составляет до 13 тыс. км 3) - основной источник формирования осадков.

Наличие в атмосфере водяного пара и двуокиси водорода защищает земную поверхность от чрезмерного охлаждения, создавая так называемый парниковый эффект. Если количество углекислого газа в атмосфере удвоится, то средняя температура на планете увеличится на 1,5-4,5 о С по сравнению с современной (15 о С), что приведет к экологической катастрофе (таяние ледников с глобальным затоплением материков планеты). Известно, что подъем уровня Мирового Океана на 6 м приведет к затоплению 1/6 суши Земли.

Большая угроза повисла над разрушением озонового слоя (тропосфера 11,2 м и стратосфера 39 км). Появились озоновые дыры над Антарктидой и Арктикой. Основной вклад в разрушение озонового слоя производят соединения водорода, азота, хлора, фреона. Области с уменьшенным содержанием озона (40-50%) называются озоновыми дырами. Уменьшение толщины слоя озона на 1% (средняя толщина слоя озона, приведенная к плотности воды, составляет 2,5 мм) приводит к увеличению потока губительного ультрафиолетового излучения на 2%,а, следовательно, заболевания людей раком кожи на 4%.

По оценочным данным техногенное разрушение озонового слоя в 2000 г. достигло - 3%, а к 2050 г. может достичь 10%. Кроме того, постоянное вымывание диоксидов серы и азота в тропосфере ведет к образованию кислотных дождей.

Источниками кислотных дождей являются газы, содержащие серу и азот. Наибольшую опасность кислотные осадки представляют при попадании в водоемы и почву, что приводит к уменьшению рН воды. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородность.

Человечество не в силе остановить необратимые процессы разрушения атмосферы, но рациональный подход к технологическому процессу производства, озеленение техногенных территорий - все это может сократить пагубное влияние.

1.2. Горно-добывающая промышленность - как основной техногенный загрязнитель.

Горно-добывающая промышленность - является одним из основных загрязнителей окружающей среды. Масштабы и характер загрязнения связаны с технологиями добычи, их экологичностью, качеством и количеством используемого сырья, географическим положением комбината.

Одним из таких объектов является Докучаевский флюсо-доломитный комбинат - крупное горно-обогатительное предприятие по добыче и производству известняков, флюсов и доломитов открытым путем. Продукция комбината отгружается более 200 потребителям. Рыхление скального массива полезного ископаемого и скальной вскрыши производится буровзрывным способом. Переработка известняков и доломитов включает дробление и грохочение. Обжиг доломита производится в трех вращающихся печах при температуре 1700-1750 о С. Обожженный доломит дробится в дробилках и рассевается на вибрационных грохотах.

Географическое расположение комбината экономически выгодно для производства. Карьеры, которые занимают огромные территории земель, производственные помещения, фабрики по переработке. Большое количество технологических объектов, а именно дробильно-обогатительная фабрика №1, находится на смежных территориях с жилыми массивами. Техногенным объектом также стало русло реки Сухая Волноваха, вода которой откачивается при разработке территории карьера.

Технологический процесс добычи флюса и доломита пагубно влияет на окружающую среду, особенно работа обжигательных печей и дробильных установок, которая сопровождается выделением значительного количества известковой пыли и газообразных загрязняющих веществ.

Газообразные загрязняющие вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, органы пищеварения, а также кожу и слизистые оболочки. Через дыхательные пути попадают пары, газо- и пылеобразные вещества, через кожу - преимущественно жидкие вещества. В желудочно-кишечный тракт вредные вещества попадают при заглатывании их, или при внесении в рот загрязненными руками.[ 6, с.204-207 ].

Химические вещества, выделяемые в атмосферу нашего города, являются раздражающими, так как вызывают раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек организма. Загрязняющие вещества принято разделять на химические вещества и промышленную пыль.

Проведем научное исследование по выявлению воздушных загрязнителей, полученных при добыче флюсов и доломитов, их влиянию на окружающую среду и организм человека.

РАЗДЕЛ II. Научно-исследовательская работа по выявлению воздушных загрязнителей в атмосферном воздухе.

2.1. Сущность и положения исследования.

Для изучения и оценки негативных последствий техногенного воздействия возникла необходимость организации специальной системы методов наблюдения и анализа окружающей среды. Такую систему исследования еще называют мониторинг.

Задачей нашего исследования являлось проведение мониторинга приземного слоя атмосферы в двух зонах города Докучаевска, которые отличаются по дальности расположения от промышленного комбината. Первая территория исследования - это санитарно-защищенная зона «Докучаевский зоосад», которая искусственно озеленена, постоянно облагораживается. И вторая зона - это территория дробильно-обогатительной фабрики №1, ул. Октябрьская строение 3, смежная территория между началом жилого массива и непосредственно производственными строениями.

Цели исследования:

1. Выявить воздушные загрязнители, их количественный состав на двух исследуемых зонах («Докучаевский зоосад» и территория дробильно-обогатительной фабрики №1) за период I квартал 2015 года;

2. Установить характер воздействия данных загрязнителей на окружающую среду и организм человека;

3. Разработать методы, направленные на снижение негативного влияния промышленных воздушных загрязнителей на организм человека.

4. Обосновать полученные результаты мониторинга;

2.2. Характеристика загрязнителей и методы борьбы с ними.

Исследовательский мониторинг проводился благодаря Центральной лаборатории ДФДК, которая помогла произвести забор воздушных проб и ознакомила с предельно допустимыми нормами загрязнителей воздуха. Для оценки химического состава выбросов и распространения известняковой пыли были использованы полотнища хлопчатобумажной ткани, которыми обвязывали на высоте 2,5-3 м стволы деревьев двух исследуемых зон, расположенных на разном удалении от источника загрязнения. Пробоподготовку образцов и процедуру химического анализа проводили в Центральной лаборатории комбината.

В результате обработки полученных результатов воздушных проб выявили, что основными загрязнителями производства являются: диоксид азота (NO 2), диоксид серы (SO 2), сероводород (H 2 S), пыль известняка. Полученные результаты занесены в «табл. 1.1 и 1.2».

Рассматривая первую зону исследования Докучаевский зоосад, выявили, что уровень загрязненности атмосферного воздуха отличается от второй зоны. Количество загрязняющих веществ не выходит за рамки предельно допустимых концентраций «см. табл.1.1».

Вторая зона исследования - территория дробильно-обогатительной фабрики №1, показала превышение допустимых концентраций загрязняющих веществ в несколько раз «см. табл.1.2».

Устанавливаем характер воздействия данных загрязнителей, полученных в результате исследования на окружающую среду и организм человека.

Под влиянием воздушных загрязнителей горно-добывающего производства происходят изменения физико-химических параметров почв. Так, во второй зоне наибольшего загрязнения (ДОФ-1) увеличится значение кислотности почв и изменение рН среды. Наблюдался резкий перепад температур в течение квартала от +10 о С до -18 о С, что свидетельствует о чрезмерных выбросах углекислого газа в атмосферу. При уменьшении атмосферного давления снижается плотность воздуха, что вызывает слабость, сонливость, галлюцинации. Увеличение атмосферного давления воздуха повышает растворимость азота в физиологических средах человека, (при резком уменьшении давления происходит резкое выделение растворенного азота и закупорке им кровеносных сосудов). Наибольшую опасность представляют кислотные дожди, содержащие серу и азот, что при попадании в водоемы и почву приводит к уменьшению рН воды. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородность.

А теперь рассмотрим влияние воздушных загрязнителей на здоровье человека. Наибольший вред человеку наносят следующие вещества: оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, сероводород и пыль известняка.

Диоксид углерода (СО 2)- бесцветный газ, без запаха, со слегка кисловатым вкусом. Легко пропускает ультрафиолетовые лучи, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают ее. В то же время он поглощает испускаемые Землей лучи и является одним из парниковых газов, принимая участие в процессе глобального потепления.

Газ нетоксичен, но незначительные концентрации приводят к развитию у людей сонливости и слабости, очень активно взаимодействует с гемоглобином крови. Симптомы отравления следующие: сильные головные боли, стук в висках, изменение цвета кожи. При концентрации СО 2 0,4% возможно смертельное отравление .

Диоксид азота(NO 2 ) - газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость. Оксиды азота ядовиты: раздражают слизистые оболочки, вызывают отек легких. Токсическое действие - через 4-6 ч, иногда

20-30 ч. Смертельным считается кратковременное вдыхание воздуха, содержащего 0,025% оксидов азота. Источники образования: двигатели внутреннего сгорания (особенно дизельные), сварочные и взрывные работы .

Диоксид серы (SO 2) - газ без цвета, с характерным резким запахом, кислый на вкус. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты. Очень токсичен: раздражает слизистые оболочки, может вызвать воспаление бронхов, отек гортани и легких. Опасная для жизни концентрация - 0,05%. Образуется при сжигании угля, выбрасывается предприятиями металлургической промышленности (доменное производство), предприятиями цветной металлургии, агломерационные фабрики. Чувствительность по отношению к диоксиду серы весьма различна у отдельных людей, животных и растений. Наиболее устойчивы - береза и дуб, меньше устойчивы - роза, сосна, ель. Выпадая с осадками образует кислотный дождь.

Сероводород (H 2 S) - газ без цвета, со сладковатым вкусом и запахом тухлых яиц. Горит, образует взрывоопасные смеси (6%). Ядовит: раздражает слизистые оболочки, вызывает психическую депрессию, нарушение зрения и коньюктивит. Опасной для жизни является концентрация 0,1% .

Пыль известняка - достаточно распространенный опасный и вредный загрязнитель, характерен для горнодобывающей промышленности, металлургии, сельского хозяйства. В зависимости от физиологического влияния на организм человека пыль бывает токсичной и фиброгенного действия. Длительное влияние пыли фиброгенного действия приводит к различным заболеваниям (бронхиты, пневмокониозы). Фиброгенное воздействие, при котором в легких происходит разрастание соединительных тканей, которое нарушает нормальное строение и функцию органа .

Методы, направленные на снижение негативного влияния промышленных воздушных загрязнителей:

Внедрение технологических процессов и оборудования, исключающих образование вредных веществ или их попадание в атмосферу;

Использование экологически чистых веществ, использование энерго- и ресурсосберегающих технологий, надежной герметизации оборудования и систем, механизации и автоматизации производственных процессов;

Расположение производственных сооружений за чертой города или вдалеке от жилых массивов, частичная изоляция производства;

Рациональные методы построек, наличие санитарно-защитных зон, размещение автодорог за чертой города. Необходимо также исключение сгорания растительных остатков, бытовых и промышленных отходов;

Высаживание более выносливых жизненных форм растений к данным загрязнителям для обеспечения как улавливателей, так и производителей чистого кислорода.

Проведя мониторинг двух исследуемых зон, пришли к выводу:

В воздушных выбросах горно-добывающего производства ДФДК присутствует большое количество загрязнителей, основными из которых являются диоксид азота, диоксид серы, сероводород и пыль известняка. Концентрация загрязнителей пропорционально зависит от расстояния к источнику загрязнения;

К основным источникам загрязнения воздуха также относят транспорт и отопление жилых помещений твердым топливом (углем и древесиной). Концентрации завышены в течение зимнего сезона (декабрь, январь и февраль),

Причиной многих заболеваний дыхательной системы жителей являются выбросы пыли известняка, диоксид серы и диоксид азота, которые выделяются в процессе горно-добывающего производства. Длительное влияние которых приводит к нарушению строения и функциональности легких.

Скопление загрязняющих веществ и пыли создает свой микроклимат - уплотняющийся слой диоксида углерода, который свободно пропускает солнечную радиацию и наоборот задерживает возврат теплового излучения в верхние слои атмосферы. В связи с этим в нижних слоях атмосферы возможно повышение температуры.

«ВЫВОДЫ»

Проведенные исследования показывают, что главной причиной загрязнения атмосферного воздуха города Докучаевска является увеличение в атмосфере количества химических веществ и пыли известняка. Эти загрязняющие вещества являются результатом добычи и переработки природных ресурсов на ДФДК. Но также на ухудшение ситуации влияет антропогенный фактор: увеличение транспорта, отопление жилых помещений, сжигание бытовых отходов, недостаток растительных насаждений. Показатели концентрации вредных веществ, двух исследуемых территорий существенно отличались, на что влияло множество факторов: расстояние от техногенной территории, защитные насаждения растений, наличие растений различных жизненных форм.

Газообразные загрязняющие вещества могут проникать в организм человека как через органы дыхания, органы пищеварения, а также кожу и слизистые оболочки. В желудочно-кишечный тракт попадают при заглатывании их, или при внесении в рот загрязненными руками. Загрязнение воздуха является главной причиной онкологических заболеваний. Увеличение предельно допустимых концентраций может привести к ухудшению здоровья или даже к летальному исходу.

Химические вещества как диоксид серы окисляясь с кислородом воздуха до SO 3 , а оксид азота до NO 2 в верхних слоях атмосферы, взаимодействуют с парами воды, которые выпадают на поверхность земли в виде кислотных дождей. При этом изменяется кислотность почв и их плодородность.

Проблема актуальна в эпоху научно-технического прогресса, требует более детального рассмотрения. Практически все промышленные города Донецкой области имеют высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха. Ежегодно горно-добывающая промышленность выбрасывает тонны воздушных выбросов, что может привести к глобальной катастрофе.

Список литературы

Аверкиев М.С. Метеорология. М.,1960.-170с.

Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая школа, 2001.-260с.

Будыко М.И., Кондратьев К.Я. Атмосфера Земли // Большая Советская Энциклопедия. 3-е изд. / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1970. — Т. 2. Ангола — Барзас. — С. 380—384.

4. Вукалович М.П., Алтунин В.В. Технологические свойства двуокиси углерода- М.: Атомиздат, 1965.-456с.

5. Гусакова Н.В. «Химия окружающей среды», Ростов-на-Дону:Феникс, 2004, -192с.

Желиба Е.П. «Безопасность. Жизнедеятельность». Учебник - Киев, 2001. - С. 54-71, 142-151, 204-207, 227-230.

Касьянов Н.А. «Безопасность жизнедеятельности». Конспекты лекций. - Луганск: ВНУ, 1998.

Кнунянц И.Л. и др. Химическая энциклопедия -М.: Советская энциклопедия, 1988- Т.1.-623с.

Лапин В.М. Безопасность жизнедеятельности человека. Учебник. - Львов, 1998. - С. 5 - 42.

Мониторинг фонового загрязнения природных сред. в. 1, Л., 1982.

Парин В.В., Ф. П. Космолинский Ф.П., Душков Б.А. «Космическая биология и медицина» (издание 2-е, переработанное и дополненное), М.: «Просвещение», 1975, 223 с.

Русак О.Н. Безопасность жизнедеятельности. - С.-Петербург, 2001. - С. 150-151, 168-173.

Уорк K., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль, пер. с англ., М.. 1980.

Филлипс Л., МакИвен М. Химия атмосферы, М., 1978;

[Электронный ресурс]: www.ukr-prom.com/firm-2591/

Введение…………………………………………………………………………3

Загрязнение водного бассейна и контроль за состоянием гидросферы……5

Загрязнение окружающей среды………………………………………...5

Последствия загрязнения………………………………………………...9

Этапы очистки…………………………………………………………...11

Заключение……………………………………………………………………..16

Список литературы…………………………………………………………….17

Введение

Гидросфера - водная оболочка Земли, представляющая совокупность всех типов водоемов, включая подземные воды. Вода - единственная природная жидкость, имеющаяся на поверхности Земли в большом количестве 1386 млн. км 3 , причем она находится не только в гидросфере, но частично и в атмосфере (0,001%) и литосфере (1,72%).

Жизнь на Земле в основном обязана пресной воде (2,5% от общего количества воды). Роль воды во всех жизненных процессах является определяющей. Растения содержат 90 массовых % воды. Человеческое тело на 2/3 состоит из воды, благодаря которой идет «транспорт» всех веществ в организме человека. Для жизни человека опасна потеря 15% запаса воды, имеющегося в организм Кровь на 80% состоит из воды. Основная причина естественной смерти человека - обезвоживание организма.

Все потери воды в организме человека возмещаются с питьем и пищей, за год человек потребляет около 1 т воды; подавляющая часть запасов пресной воды труднодоступна, 80% ее заключено в ледниковых покровах или находится на различной глубине земной коры (до 200 м). Наиболее ценная часть водных ресурсов (водообновленных) заключена в реках, являющихся источниками водоснабжения населения и промышленности, источниками энергии, базой рыболовства. Солнечная энергия приводит воду в постоянный круговорот, благодаря чему вода в реках обменивается за 10-12 суток.

Однако антропогенный фактор вносит свои «поправки» как в режимы обновления воды, так и в постоянное изменение качества воды. Эти «поправки» сводятся к транспортированию отходов, когда большая часть использованной речной воды возвращается в виде сточных вод.

Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды -важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде.

Загрязнение водного бассейна и контроль за состоянием гидросферы

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД - экологическоепреступление, предусмотренное ст. 250 УК РФ. Объективную сторону составляют загрязнение, засорение, истощение поверхностных или подземных вод, источников питьевого водоснабжения либо иное изменение их природных свойств, если это повлекло существеннывред животному или растительному миру, рыбным запасам, лесному или сельскому хозяйству. В зависимости от тяжести последствий и других обстоятельств может рассматриваться как административное правонарушение.

Несколько предприятий "Норильского никеля" нарушают водное законодательство, выбрасывая в воду вредные вещества. К такому выводу пришли специалисты Росприроднадзора по итогам проверки Заполярного филиала компании. В частности, было обнаружено, что в воду выливаются отходы производства с повышенным содержанием железа, никеля, нефтепродуктов, свинца, меди, хлоридов, нитратов, кальция, магния, фосфатов и цинка.

1. Загрязнение окружающей среды

Привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.

Любое химическое загрязнение это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду. Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Источниками загрязнения окружающей среды являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов.

Перестает быть водой и морская вода: множество побережий омывается жидкостью с совсем иным химическим составом, нежели тот, который имела морская вода несколько десятилетий назад. Симптомы деградации флоры и фауны Мирового океана замечены исследователями на большой глубине даже вдали от побережий. А ведь Мировой океан - колыбель жизни и “фабрика погоды” на всей Земле. Если и дальше продолжать загрязнять его, то это скоро приведет невозможности существования жизни на нашей планете.
Вода - необходимое условие жизни на Земле. Загрязнение водоёмов различными отходами затрудняет процессы самоочищения, что наряду с нехваткой пресной воды создают угрозу здоровью людей.
Загрязнение воды может оказывать вредное воздействие на здоровье людей двумя путями:

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире - на каждого жителя России приходится свыше 30000 м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляет загрязненную недоброкачественную воду.

Природные водоёмы не являются естественной средой обитания болезнетворных микроорганизмов. В отличие от них бытовые сточные воды всегда содержат различные микроорганизмы, часть которых может быть болезнетворными. О потенциальной опасности распространения с водой кишечных инфекций судят по присутствию в ней так называемых индикаторных микроорганизмов, прежде всего кишечной палочки коли. По гигиеническим нормативам в питьевой воде допускается присутствие в 1 л не более 3 кишечных палочек Доказано, что после обеззараживании воды хлором, ультрафиолетовыми лучами, озоном или гамма-излучением при содержании в ней кишечной палочки порядка трёх в литре вода уже не содержит жизнеспособных микробных возбудителей брюшного тифа, дизентерии и других. Однако устойчивость болезнетворных вирусов выше, чем кишечной палочки. Полную уверенность в обеззараживании питьевой воды в настоящее время может дать только её кипячение.

В водах, содержащих фекальные массы, растительные или животные остатки, поступающие с предприятий пищевой промышленности, бумажные волокна и остатки целлюлозы от предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, процессы разложения протекают практически одинаково. Поскольку аэробные бактерии используют кислород, первым результатом распада органических остатков является уменьшение содержания кислорода, растворенного в принимающих стоки водах. Оно изменяется в зависимости от температуры, а также в некоторой степени – от солености и давления. Пресная вода при 20° C и интенсивной аэрации в одном литре содержит 9,2 мг растворенного кислорода. С повышением температуры воды этот показатель уменьшается, а при ее охлаждении – увеличивается.

В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики.
Большая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие – и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, т.е. растворенного в ней углекислого газа, становится кислой).

2. Последствия загрязнения гидросферы .

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели. Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов.

Эвтрофизация – обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски. Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко увеличилась.
Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофизация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ - азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. Разрушение Балтийского моря происходит в результате процесса эвтрофизации (обогащения водоема биогенами, стимулирующими рост фитопланктона). Эта форма загрязнения характерна для водных пространств, в которых вода обновляется медленно. Таким является и практически закрытое Балтийское море. Эвтрофизация возникает тогда, когда море получает слишком много питательных веществ. Эти вещества, в данном случае фосфор и азот, присутствующие в природе, также имеются в удобрениях и продуктах бытовой химии. Водоросли усваивают их и начинают стремительно размножаться. Одно из последствий этого "взрывного" размножения, все чаще наблюдаемого в летние месяцы, - исчезновение кислорода из глубинных вод. Балтийское море имеет печальную репутацию самого загрязненного моря на планете. Судоходство здесь самое интенсивное в мире, и некоторые породы рыбы, которые здесь вылавливают, в частности сельдь и семга, запрещены к экспорту в страны Европейского союза. Процессы антропогенной эвтрофизации так же охватывают многие крупные озера мира - Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки.

Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей).

Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке.

Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

Серьезнейшая экологическая проблема - восстановление водности и чистоты малых рек (т. е. рек длиной не более 100 км), наиболее уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воздействию. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязнение. В настоящее время состояние малых рек и озер, особенно в европейской части России, в результате резко возросшей антропогенной нагрузки на них, катастрофическое. Сток малых рек снизился более чем наполовину, качество воды неудовлетворительное. Многие из них полностью прекратили свое существование.

Этапы очистки.

Санитарная канализационной системы объединяет все сточные трубы от расположенных в зданиях раковин, ванн и т.д., как ствол дерева объединяет все его ветви. Из основания этого «ствола» вытекает смесь всего, что попало в систему, - исходные сточные воды . Так как мы используем огромный объем воды для удаления мизерных количеств отходов или просто льем ее без особой нужды, в первичных стоках на каждую часть отходов приходится примерно 1000 частей воды, т.е. в них 99,9% воды и 0,1% отходов. С добавлением ливневых вод разбавление еще более увеличивается. Но отходы или загрязнители первичных стоков имеют огромное значение. Их подразделяют на три категории.

Мусор и песок. Мусор – это тряпки, пластиковые пакеты и прочие предметы, попадающие в систему из туалетов или через ливнестоки, если те еще не отделены. К песку условно относят и гравий; их приносят в основном ливнестоки.

Органическое вещество, или коллоиды. Это как живые организмы, так и неживая органика экскрементов, пищевых отходов и волокон тканей и бумаги. Термин коллоиды означает, что этот материал не оседает, а обычно остается взвешенным в воде.

Растворенные вещества. Это в основном биогены, такие как соединения азота, фосфора и калия из продуктов жизнедеятельности, обогащенные фосфатами из детергентов.

Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить все названные категории загрязнителей. Мусор и песок удаляются на этапе предочистки .

Сочетание первичной и вторичной очистки позволяет избавиться от коллоидного материала. Растворенные биогены устраняются при помощи доочистки .

Необходимо также иметь в виду, что обработка стоков в каждом конкретном случае не обязательно должна включать в себя все четыре этапа. Чаще всего они дополняют друг друга в зависимости от обстоятельств. Следовательно, в некоторых местах в водоемы все еще сбрасывают просто исходные стоки, в других - осуществляют только первичную их очистку, кое-где проводят вторичную, и лишь немного городов осуществляет доочистку водостоков.

Предочистка. От мусора избавляются, пропуская исходные стоки через стержневую решетку , т.е. ряда стержней, расположенных на расстоянии около 2,5 см. друг от друга. Затем мусор механически собирают с решетки и отправляют в специальную печь для сжигания. Очищенная от мусора вода попадает в емкость, напоминающую плавательный бассейн, где движение воды замедляется настолько, что песок оседает; затем он механически извлекается оттуда и вывозится на свалку.

Первичная очистка. После предочистки вода проходит первичную очистку – медленно пропускается через крупные баки, называемые первичными отстойниками . Здесь она в течение нескольких часов остается почти неподвижной. Это позволяет самым тяжелым частицам органического вещества, составляющим 30-50% его общего количества, осесть на дно, откуда их собирают. В то же самое время жирные и маслянистые вещества всплывают к поверхности, и их снимают как сливки. Весь этот материал называется ил-сырец . Вода, покидающая первичные отстойники, все еще содержит 50-70% не осевших органических коллоидов и почти все растворенные биогены. Вторичная очистка предусматривает устранение оставшегося органического вещества, но не растворенных питательных элементов.

Вторичная очистка. Эту очистку называют также биологической , так как в ней участвуют живые естественные редуценты и детритофаги, потребляющие органическое вещество и в процессе дыхания превращающие его в воду и углекислый газ. Обычно применяются два типа систем: капельные биофильтры и активный ил. В системах с капельным биофильтром вода разбрызгивается и стекает струйками по слою камней величиной с кулак, толщина которого 2-3 м. Организмы, случайно смытые с биофильтров, позднее устраняются из воды, когда она попадает во вторичные отстойники-емкости, аналогичные первичным отстойникам. С отстоявшимся в них материалом поступают, как и с илом-сырцом. Пройдя первичную очистку и капельные биофильтры, сточные воды теряют 85-90% органического вещества. Все более широкое распространение получает еще один метод вторичной очистки – система активного ила. В этом случае вода после первичной очистки поступает в резервуар, где могли бы разместиться несколько припаркованных друг за другом трейлеров. Смесь детритофагов, называемая активным илом, добавляется в воду, когда та поступает в резервуар. По мере движения создается богатая кислородом среда, идеальная для развития этих организмов. В ходе их питания количество органического вещества, включая патогенные микроорганизмы, уменьшается. Покидая аэрационный резервуар, вода содержит множество детритофагов, поэтому ее направляют во вторичные отстойники. Так как организмы обычно собираются в кусочках детрита, осадить их относительно несложно; осадок представляет собой тот же самый активный ил , который снова закачивают в аэрационный резервуар. Вода очищается от органического вещества на 90-95%. До двух последних десятилетий не ощущалось острой необходимости осуществлять дополнительную очистку воды уже после вторичной. Воду после нее просто дезинфицировали хлоркой и сбрасывали в естественные водоемы. Такая ситуация преобладает и сейчас. Однако по мере обострения проблемы эвтрофизации все больше городов вводят еще один этап - доочистку , устраняющую биогены.

Доочистка. После вторичной очистки вода поступает на доочистку, устраняющую один или более биогенов. Для этого существует множество способов. На 100% воду можно очистить дистилляцией или микрофильтрованием. Очистка такого количества воды названными методами слишком расточительна, поэтому в настоящее время разрабатываются и внедряются более доступные способы. Например, фосфаты можно устранить, добавив в воду известь (ионы кальция). Кальций вступает в химическую реакцию с фосфатом, образуя при этом нерастворимый фосфат кальция, который можно удалить фильтрованием. Если избыток фосфата – основная причина эвтрофизации, этого уже достаточно. При соответствующей доочистке можно добиться того, что в конечном итоге получится вода, пригодная для питья.

Дезинфекция. Какой бы тщательной очистке не подвергались сточные воды, обычно их все равно дезинфицируют хлорированием перед сбросом в естественные водоемы, чтобы уничтожить патогенные организмы, которые могли выжить. Использование для этого газообразного хлора (Cl2) влечет за собой определенные экологические проблемы, требующие обсуждения. Существуют более безопасные дезинфицирующие средства, например озон (O3). Он чрезвычайно губителен для микроорганизмов и, воздействуя на них, распадается на газообразный кислород, что улучшает качество воды. Однако озон не только токсичен, но и взрывоопасен. Предлагается также воздействовать на воду ультрафиолетовым или другим излучением, убивающим микроорганизмы, но не оказывающим никакого побочного явления.

Заключение.

Круговорот воды, этот долгий путь ее движения, состоит из нескольких стадий: испарения, образования облаков, выпадения дождя, стока в ручьи и реки и снова испарения. На всем своем пути вода сама способна очищаться от попадающих в нее загрязнений.

Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, так как при рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе круговорота воды в природе. Еще в недалеком прошлом считалось, что воды на Земле так много, что, за исключением отдельных засушливых районов, людям не надо беспокоиться о том, что ее может не хватить. Однако потребление воды растет такими темпами, что человечество все чаще сталкивается с проблемой, как обеспечить будущие потребности в ней. Во многих странах и регионах мира уже сегодня ощущается недостаток водных ресурсов, усиливающийся с каждым годом.

Проблема загрязнения вод суши (рек, озер, водохранилищ, подземных вод) тесно связана с проблемой обеспеченности пресной водой, поэтому наблюдениям и контролю за уровнем загрязнения водных объектов уделяется особое внимание. Экономическое регулирование рационального использования и охраны вод включает: планирование и финансирование мероприятий по рациональному использованию и охране вод; установление лимитов водопользования; установление нормативов платы за водопользование и водопотребление; установление нормативов платы за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты; предоставление налоговых, кредитных и других льгот при использовании малоотходных и безотходных технологий, проведении других мероприятий, когда они дают значительный эффект в области рационального использования и охраны вод; покрытие ущерба, нанесенного водным объектам и здоровью людей по причине нарушения требований водного законодательства.

Литература

Ю.В.Новиков, Экология, окружающая среда и человек. 2000г. с.320

А.Н.Павлов, В.М.Кириллов, Безопасность жизнедеятельности и перспективы экологического развития, 2002 г. с.352

Экология. В.И.Коробкин, Л.В.передельский, 2003г. с.576

Инженерная экология и экологический менеджмент /под ред. Н.И.Иванова и И.М.Фадина, Москва 2001. с.528

Вам могут быть интересны следующие материалы