Техногенно замърсяване на земята. Замърсяване, причинено от човека

29.09.2014

Замърсяването на почвата в общата концепция е натрупването и разпространението в почвата на редица вещества и организми, които не са свързани с образуването на почвата. Такива вещества са соли, подкисляващи вещества, нефт и нефтопродукти, някои минерални торове, тежки метали, пестициди, радионуклиди. В резултат на замърсяването се променя химичният състав на почвата, намаляват нейното плодородие и качество, а самата почва може да се превърне в разрушителна среда за съществуването в нея и на организмите, които са в контакт с нея. Замърсяването на почвата засяга и други природни обекти и може да доведе до деградация на почвата.
Тъй като земеделската земя в структурата на поземления фонд на Русия заема значителна част, проблемът със замърсяването и изхвърлянето на земя в нашата страна е вторият след проблема с нарушаването на земята в този процес. стопанска дейности неизвършване на задължителни работи по рекултивацията им.
Основното замърсяване на почвата може да се групира, както следва:
1. твърди и течни промишлени и битови емисии, отпадъци, отпадъчни води и др.
2. токсични елементи (кадмий, олово, живак, мед, цинк, арсен);
3. пестициди и торове;
4. нефт и нефтопродукти;
5. полициклични въглеводороди и бензо(а)пирен;
6. радиоактивни вещества.
Почвата е основната среда, която отлага замърсители, които навлизат в почвата по следните начини:
— атмосферен пренос на замърсители под формата на аерозоли и прах (тежки метали, флуор, арсен, оксиди на сяра, азот и др.);
— селскостопанско замърсяване (торове, пестициди);
- замърсяване на почвата - сметища на индустрии с голям капацитет, сметища и емисии от горивни и енергийни комплекси;
— замърсяване от разливи на канализационни и отпадъчни води;
— замърсяване с нефт и нефтопродукти при аварийни разкъсвания на нефтопроводи;
- замърсяване с бензапирен и PAHs - при изгаряне на нефтопродукти, газ, въглища, битум, при експлоатация на превозни средства, авиация.
Анализът на резултатите от лабораторните изследвания, проведени в центъра за изпитване на FGBU, показва, че по-голямата част от идентифицираното замърсяване на почвени проби, взети по време на контролни и надзорни дейности в Ростовска и Волгоградска области и Република Калмикия, е ограничено до местата за неразрешено съхранение на твърди битови отпадъци и производствени отпадъци, земни участъци, засегнати от петролен разлив или изхвърляне на течни, резервоарни отпадъци.
Замърсяване на почвата с нефт и нефтопродукти.
Нефтът е сложна смес от газообразни, течни и твърди въглеводороди, техните различни производни и органични съединения от други класове. Основните елементи в състава на нефта са въглерод и водород, други елементи включват сяра, азот и кислород.
По време на добива, транспортирането, преработката, използването на нефт и нефтопродукти се губят около 50 милиона тона от тях годишно. Понастоящем в Русия работят повече от 200 000 км магистрални и 350 000 км промишлени тръбопроводи. Физическото и морално износване на техническото оборудване, липсата на подходящ контрол върху състоянието му води до увеличаване на броя на авариите.
Техногенното замърсяване на почвите с нефт и нефтопродукти е важен фактор за промяна на почвено-екологичните функции. Установено е, че проникването на нефтохимически продукти в почвата е вредно за всички почвени свойства и режими. На територията на Ростовска и Волгоградска области, както и на Република Калмикия, през последните няколко години имаше случаи на аварийни разкъсвания на нефтопроводи и замърсяване на земеделски земи с нефт. Съгласно "Методически препоръки за идентифициране на деградирали и замърсени земи", одобрени с писмо на Роскомзем № 3-15 / 582 от 27.03.1995 г. почвата се счита за замърсена, когато съдържанието на нефтопродукти в нея е повече от 1000 mg/kg, 5000 mg/kg съответства на много високо ниво на замърсяване. На практика в някои случаи действителното съдържание на петролни продукти надвишава тази цифра десетки пъти.
Нефтът, попадайки в почвата и земята, причинява необратими промени, свързани с битумизирането им, катран, циментация, замърсяване и др. В резултат на това настъпват дълбоки промени в морфологичните, физичните, физикохимичните, микробиологичните свойства, нарушава се почвената покривка и растителността, увеличава се ерозията и деградацията на почвата, което води до загуба на плодородие. При доза масло и маслопродукти от 250 ml/kg кълняемостта на семената се понижава с 50%, при дози 400 ml/kg кълняемостта на семената се потиска напълно. Леките нефтени фракции (бензин, дизелово гориво) са още по-фитотоксични.
Механизмът на самовъзстановяване на почвата след нефтено замърсяване е изключително сложен. Процесът на естествено самовъзстановяване на почвата под въздействието на естествената микрофлора е доста дълъг (повече от 10-25 години) и зависи от физичните и химичните свойства на почвата и нефта. Понастоящем най-модерната технология за почистване на почвата от нефт се счита за въвеждането на микроорганизми в нея или активирането на присъстващата в нея въглеводородно-окисляваща микрофлора, както и набор от агротехнически мерки (разхлабване, варуване, прилагане на сорбенти и торове).
На земни парцели, замърсени с нефтопродукти, специалистите на референтния център вземат почвени проби за лабораторни изследвания в центъра за изпитване на институцията, според резултатите от тестовете се изготвят експертни становища, които се предават на отдела за земен надзор на териториалния Службата на Росселхознадзор за използване като доказателствена база при административни разследвания на нарушения на поземленото законодателство.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

Въведение

Заключение

Въведение

Техногенното замърсяване на земята в общата концепция е въвеждането на вещества в почвата или появата в тях на нови, като правило, компоненти, които не са характерни за тях. Такива вещества са соли, нефт и нефтопродукти, някои минерални торове, тежки метали, пестициди, радионуклиди. Оказващи вредно въздействие върху хората. В резултат на замърсяването се променя химичният състав на почвата, влошава се нейното качество, а самата почва може да се превърне в разрушителна среда за съществуването в нея и на организмите, които са в контакт с нея. Замърсяването на почвата засяга и други природни обекти и може да доведе до деградация на почвата.

При нормални природни условия всички процеси, протичащи в почвата, са в баланс. В почвата непрекъснато протичат процеси на самопречистване, когато обитаващите почвата организми се стремят да преработят попадналите в нея замърсители. 1 cm3 здрава почва съдържа милиони микроорганизми, но способността й за самопочистване не е неограничена и може да бъде загубена при интензивно замърсяване.

Процесът на замърсяване на земята може да бъде естествен, естествен (например замърсяване на почви и скали с вредни токсични компоненти по време на вулканично изригване) или изкуствен (техногенен, антропогенен). Най-големите екологични проблеми са свързани с техногенното замърсяване.

Целта на работата: да се проучат източниците на причинено от човека замърсяване на земята, както и да се идентифицират екологичните проблеми, свързани с този вид замърсяване.

Задачите на курса са:

а) да се запознаят с източниците на замърсяване на земята;

б) определя какви замърсители влизат в почвата поради човешката дейност;

в) екологични проблеми на почвата.

Тази тема е актуална, тъй като замърсяването на почвата се дължи на факта, че почвената покривка на Земята е най-важният компонент на биосферата. Това е почвената обвивка, която определя много процеси, протичащи в биосферата. Най-важното значение на почвите е натрупването на органични вещества, различни химични елементи и енергия. Почвената покривка изпълнява функциите на биологичен абсорбатор, унищожител и неутрализатор на различни замърсители, като на почвата се отрежда и най-важната роля в живота на обществото, тъй като тя е хранителен източник, който осигурява 95-97% от хранителните ресурси на световното население. Ако тази връзка на биосферата бъде разрушена, съществуващото функциониране на биосферата ще бъде необратимо нарушено.

1. Източници на техногенно замърсяване на земята

Основното замърсяване на почвата започва през 20 век с бързото развитие на индустриалния комплекс.

Под замърсяване на почвата се разбира въвеждането в почвата на нетипични за нея компоненти - така наречените "замърсители". Те могат да бъдат във всякакво агрегатно състояние – течно, твърдо, газообразно или сложно.

Всички замърсители на почвата могат да бъдат разделени на 3 групи:

а) органични (пестициди, инсектициди, хербициди, ароматни въглеводороди, хлорсъдържащи вещества, феноли, органични киселини, петролни продукти, бензин, лакове и бои);

б) неорганични (тежки метали, азбест, цианиди, основи, неорганични киселини и други);

в) радиоактивен.

По този начин основното замърсяване на почвата се извършва именно с помощта на тези и някои други замърсители. Повишеното съдържание на тези вещества в земята може да доведе до негативни и необратими последици.

Източниците на замърсяване могат да бъдат разделени на изкуствени и естествени (Фигура 1).

Фигура 1 - Схема на замърсяване и придобиване на земя

Замърсяването на почвата е трудно да се класифицира, в различни източници разделянето им е дадено по различни начини. За да обобщим и подчертаем основното, основните източници на техногенно замърсяване на земята са:

Боклуци, емисии, сметища, утайки. През последните години все повече и повече битови отпадъци, изпражнения и хранителни отпадъци навлизат в почвата от жилищни сгради и битови предприятия; при реконструкция - строителни отпадъци. Тази група включва смесени замърсители от различно естество, включително твърди и течни вещества, които не са твърде вредни за човешкото тяло, но запушват повърхността на почвата, което затруднява растежа на растенията в тази област.

Тежки метали. Този тип замърсяване вече представлява значителна опасност за хората и другите живи организми, тъй като тежките метали често имат висока токсичност и способност да се натрупват в тялото. Най-често автомобилно гориво- бензин - съдържа много токсично съединение - тетраетил олово, което съдържа тежкия метал олово, което попада в почвата. Други тежки метали, чиито съединения замърсяват почвата, включват Cd (кадмий), Cu (мед), Cr (хром), Ni (никел), Co (кобалт), Hg (живак), As (арсен), Mn (манган).

Селско стопанство. Торове, пестициди, използвани в селското и горското стопанство за защита на растенията от вредители, болести и плевели. Замърсяването на почвата и нарушаването на нормалния кръговрат на веществата възниква в резултат на недостатъчно дозирано използване на минерални торове и пестициди.

Пестицидите са химикали, които понастоящем се използват широко като средства за борба с вредителите по културите и следователно могат да бъдат намерени в почвата в значителни количества. По своята опасност за животните и хората те се доближават до предишната група.

Именно поради тази причина беше забранено за употреба лекарството ДДТ (дихлоро-дифенил-трихлорометилметан), което не само е силно токсично съединение, но има и значителна химическа устойчивост, като не се разлага в продължение на десетилетия. Следи от ДДТ са открити от изследователи дори в Антарктида! Пестицидите, от една страна, спасяват реколтата, защитават градините, нивите, горите от вредители и болести, унищожават плевелите, освобождават хората от кръвосмучещи насекоми и носители на опасни болести (малария, енцефалит, пренасян от кърлежи и др.), на от друга страна, те разрушават естествените екосистеми, са причина за смъртта на много полезни организми, влияят неблагоприятно на човешкото здраве. Пестицидите имат редица свойства, които засилват отрицателното им въздействие върху околната среда.

Технологията на приложение определя директното попадение върху обекти на околната среда, където те се предават по хранителни вериги, циркулират през външната среда за дълго време, попадат от почвата във водата, от водата в планктона, след това в тялото на рибите и хората, или от въздуха и почвата в растения, организми, тревопасни животни и хора.

Топлоенергетика. В допълнение към образуването на маса от шлака по време на горенето черни въглищатоплоенергетиката е свързана с изпускането в атмосферата на сажди, неизгорели частици, серни оксиди, които попадат в почвата.

Химическа индустрия. Отпадъци от химическата промишленост и нейните продукти (органични химични съединения, продукти на неорганичната химия, повърхностноактивни вещества и др.) Не трябва да се забравя, че емисиите от предприятията на тези индустрии в атмосферата допринасят значително за замърсяването на околната среда: серен диоксид, въглерод монооксид, твърди вещества (прах, пепел, сажди, дим, сулфати, нитрати и др.), азотни оксиди, въглеводороди и летливи органични съединения.

транспорт. По време на работата на вътрешните двигатели в атмосферата се отделят интензивно олово, азотни оксиди, въглеводороди и други вещества, които се утаяват на повърхността на почвата или се абсорбират от растенията. Всеки автомобил отделя средно 1 килограм олово в околната среда годишно. Оловото се отделя през автомобилните изгорели газове, утаява се върху растенията, след което прониква в почвата, където може да остане много дълго време, тъй като не се разтваря добре.

Радиоактивно замърсяване на почвите. Радиоактивно замърсяване е превишението на концентрацията на радионуклиди в почвата над максимално допустимата норма. Замърсените зони се характеризират със значително превишаване на дозите на вътрешно и външно облъчване. Източниците на замърсяване са две групи: техногенни радионуклиди и природни. Бързото нарастване на производството и използването на торове всяка година влияе върху увеличаването на количеството на радиоактивно замърсените почви. Много изследователи твърдят, че увреждането на околната среда от радиационни частици води до пълна смърт на популации и биогеоценози. Това се дължи на високото ниво на замърсяване. Такива зони се определят по-често в близост до местата, където е имало изпускане на радиация и в резултат на това е настъпило радиационно замърсяване на земната покривка. Територията на Чернобил стана забранена зона след известна авария. Тогава стотици хектари земя получиха огромна доза радиация и в резултат на това бяха напълно затворени и не се използват в човешкия живот.

2. Замърсяване на земите с радионуклиди и тежки метали

Замърсяването на почвата според размера на зоните се разделя на фоново, локално, регионално и глобално фоново замърсяване, близко до естествения му състав. Локалното замърсяване е замърсяване на почвата в близост до един или повече източници на замърсяване. Регионалното замърсяване се разглежда, когато замърсителите се транспортират до 40 км от източника на замърсяване, а глобалното замърсяване се разглежда, когато са замърсени почвите на няколко региона.

Според степента на замърсяване почвите се делят на силно замърсени, средно замърсени, слабо замърсени.

В силно замърсените почви количеството на замърсителите е няколко пъти по-високо от ПДК. Те имат редица биологична продуктивност и значителни промени във физико-химичните, химичните и биологичните характеристики, в резултат на което съдържанието на химикали в отглежданите култури надвишава нормата. В умерено замърсените почви излишъкът на ПДК е незначителен, което не води до забележими промени в свойствата му.

В слабо замърсените почви съдържанието на химикали не надвишава ПДК, но надвишава фона.

Замърсяването на земята зависи главно от класа опасни вещества, които влизат в почвата:

Клас 1 - силно опасни вещества;

Клас 2 - умерено опасни вещества;

Клас 3 - нискоопасни вещества.

Класът на опасност на веществата се установява чрез индикатори.

Таблица 1 - Показатели и класове на опасни вещества

Замърсяването на почвата с радиоактивни вещества се дължи главно на изпитанията на атомни и ядрени оръжия в атмосферата, които не са спрени от отделни държави и до днес. Изпадайки с радиоактивни отлагания, 90 Sr, 137 Cs и други нуклиди, попадайки в растенията, а след това в храната и човешкото тяло, причиняват радиоактивно замърсяване поради вътрешно облъчване.

радионуклиди - химически елементи, способни на спонтанен разпад с образуването на нови елементи, както и образуваните изотопи на всякакви химични елементи. Химическите елементи, способни на спонтанен разпад, се наричат ​​радиоактивни. Най-често използваният синоним на йонизиращо лъчение е радиоактивно лъчение.

Радиоактивното излъчване е естествен фактор в биосферата за всички живи организми, а самите живи организми имат определена радиоактивност. Почвите имат най-висока естествена степен на радиоактивност сред биосферните обекти.

Въпреки това през 20-ти век човечеството е изправено пред радиоактивност извън границите на естествената и следователно биологично ненормална. Първите жертви на прекомерни дози радиация бяха великите учени, открили радиоактивните елементи (радий, полоний) съпрузите Мария Склодовска-Кюри и Пиер Кюри. И тогава: Хирошима и Нагасаки, изпитания на атомни и ядрени оръжия, много бедствия, включително Чернобил и т.н. Огромни площи бяха замърсени с дългоживеещи радионуклиди - 137 Cs и 90 Sr. Съгласно действащото законодателство, един от критериите за класифициране на територията като зона на радиоактивно замърсяване е превишаването на плътността на замърсяване с 137 Cs от 37 kBq/m 2 . Такъв излишък беше определен на 46,5 хиляди km 2 във всички региони на Беларус.

Нива на замърсяване с 90 Sr над 5,5 kBq/m 2 (законодателен критерий) са открити на площ от 21,1 хиляди км 2 в областите Гомел и Могилев, което е 10% от територията на страната. Замърсяването с изотопи 238.239+240 Pu с плътност над 0,37 kBq/m 2 (законно установен критерий) обхваща около 4,0 хил. km 2, или около 2% от територията, главно в региона на Гомел (Брагински, Наровлянски, Хойники). , Речицки, Добрушски и Лоевски райони) и Чериковски район на Могилевска област.

Естествените процеси на разпадане на радионуклидите през 25-те години, изминали след аварията в Чернобил, са направили корекции в структурата на тяхното разпространение в регионите на Беларус. През този период нивата и площите на замърсяване са намалели. От 1986 г. до 2010 г. площта на територията, замърсена с 137 Cs с плътност над 37 kBq/m2 (над 1 Ci/km2), е намаляла от 46,5 на 30,1 хиляди km2 (от 23% на 14,5%). За замърсяване с 90 Sr с плътност 5,5 kBq / m 2 (0,15 Ci / km 2) този показател намалява - от 21,1 на 11,8 хиляди km 2 (от 10% на 5,6%) (Таблица 2).

замърсяване техногенен земен радионуклид

Таблица 2 - Замърсяване на територията на Република Беларус с 137Cs в резултат на аварията в атомната електроцентрала в Чернобил (към 1 януари 2012 г.)

	Площ на земеделската земя, хил. ха
	Замърсени с 137 Cs	включително плътност на замърсяване, kBq/m2 (Ci/km2)
		37+185 (1.0+4.9)	185+370 (5.0+9.9)	370+555 (10.0+14.9)	555+1110 (15.0+29.9)	1110+1480 (30.0+39.9)
Брест
Витебск
Гомел
Гродно
Могилевская
Република Беларус

Най-значимите обекти на биосферата, които определят биологичните функции на всички живи същества, са почвите.

Радиоактивността на почвите се дължи на съдържанието на радионуклиди в тях. Има естествена и изкуствена радиоактивност.

Естествената радиоактивност на почвите се дължи на естествени радиоактивни изотопи, които винаги присъстват в различни количества в почвите и почвообразуващите скали.

Естествените радионуклиди се делят на 3 групи. Първата група включва радиоактивни елементи - елементи, чиито изотопи са радиоактивни: уран (238 U, 235 U), торий (232 Th), радий (226 Ra) и радон (222 Rn, 220 Rn). Втората група включва изотопи на "обикновени" елементи с радиоактивни свойства: калий (40 K), рубидий (87 Rb), калций (48 Ca), цирконий (96 Zr) и др. Третата група се състои от радиоактивни изотопи, образувани в атмосфера под действието на космически лъчи: тритий (3 H), берилий (7 Be, 10 Be) и въглерод (14 C).

Според начина и времето на образуване радионуклидите се разделят на: първични - образувани едновременно с образуването на планетата (40 K, 48 Ca, 238 U); вторични продукти на разпадане на първични радионуклиди (общо 45 - 232 Th, 235 U, 220 Rn, 222 Rn, 226 Ra и др.); индуцирани - образуват се под действието на космически лъчи и вторични неутрони (14 C, 3 H, 24 Na). Общо има повече от 300 естествени радионуклида. Брутното съдържание на естествени радиоактивни изотопи зависи главно от изходните скали. Почвите, образувани върху продуктите на изветряне на киселинни скали, съдържат повече радиоактивни изотопи 24 от тези, образувани върху основни и ултраосновни скали; тежките почви съдържат повече от тях, отколкото леките.

Естествените радиоактивни елементи обикновено са разпределени относително равномерно в почвения профил, но в някои случаи се натрупват в илувиални и глееви хоризонти. В почвите и скалите те присъстват предимно в силно свързана форма.

Изкуствената радиоактивност на почвите се причинява от навлизането в почвата на радиоактивни изотопи, образувани в резултат на атомни и термоядрени експлозии, под формата на отпадъци от ядрената промишленост или в резултат на аварии в ядрени предприятия. Образуването на изотопи в почвите може да възникне поради индуцирана радиация. Най-често изкуственото радиоактивно замърсяване на почвите се причинява от изотопи 235 U, 238 U, 239 Pu, 129 I, 131 I, 144 Ce, 140 Ba, 106 Ru, 90 Sr, 137 Cs и др.

Изкуствените радионуклиди се фиксират главно (до 80-90%) в горния слой на почвата: на девствена почва - слой от 0-10 cm, на обработваема земя - в обработваемия хоризонт. С най-висока сорбция са почвите с високо хумусно съдържание, тежък зърнометричен състав, богати на монтморилонит и хидрослюда, с неизлужен тип. воден режим. В такива почви радионуклидите са слабо способни да мигрират. Според степента на подвижност в почвите радионуклидите образуват редицата 90 Sr > 106 Ru > 137 Ce > 129 J > 239 Pu. Скоростта на естественото самопречистване на почвите от радиоизотопи зависи от скоростите на радиоактивния им разпад, вертикалната и хоризонталната миграция. Времето на полуразпад на радиоактивен изотоп е времето, необходимо на половината от броя на неговите атоми да се разпаднат.

Таблица 3 - Характеристики на радиоактивните вещества

			Константа на Керма	Гама константа	Коефициент на експозиция на дозата	Половин живот
						1.28-10 6 години
	Манган
	Стронций
	Прометий
						138,4 дни
	Плутоний					2.44 -10 4 години

Радиоактивността в живите организми има кумулативен ефект. За хората стойността на LD 50 (летална доза, излагането на която причинява 50% смърт на биологични обекти) е 2,5-3,5 Gy.

Доза от 0,25 Gy се счита за условно нормална за външно облъчване. 0,75 Gy облъчване на цялото тяло или 2,5 Gy облъчване на щитовидната жлеза от радиоактивен йод 131 Изисквам мерки за радиационна защита на населението.

Особеността на радиоактивното замърсяване на почвената покривка е, че количеството на радиоактивните примеси е изключително малко и те не предизвикват промени в основните свойства на почвата - pH, съотношението на елементите на минералното хранене и нивото на плодородие.

Следователно, на първо място, е необходимо да се ограничат (нормализират) концентрациите на радиоактивни вещества, идващи от почвата в растителните продукти. Тъй като радионуклидите са предимно тежки метали, основните проблеми и начини за нормиране, саниране и защита на почвите от замърсяване с радионуклиди и тежки метали са по-сходни и често могат да се разглеждат заедно.

По този начин радиоактивността на почвите се дължи на съдържанието на радионуклиди в тях. Естествената радиоактивност на почвите се причинява от естествено срещащи се радиоактивни изотопи, които винаги присъстват в различни количества в почвите и почвообразуващите скали. Изкуствената радиоактивност на почвите се причинява от навлизането в почвата на радиоактивни изотопи, образувани в резултат на атомни и термоядрени експлозии, под формата на отпадъци от ядрената промишленост или в резултат на аварии в ядрени предприятия.

Най-често изкуственото радиоактивно замърсяване на почвите се причинява от изотопи 235 U, 238 U, 239 Pu, 129 I, 131 I, 144 Ce, 140 Ba, 106 Ru, 90 Sr, 137 Cs и др. Интензивността на радиоактивното замърсяване в определена област се определя от два фактора:

а) концентрацията на радиоактивни елементи и изотопи в почвите;

б) естеството на самите елементи и изотопи, което се определя основно от времето на полуразпад.

От екологична гледна точка най-голяма опасност представляват 90 Sr и 137 Cs. Те са здраво фиксирани в почвите, характеризират се с дълъг период на полуразпад (90 Sr - 28 години и 137 Cs - 33 години) и лесно се включват в биологичния цикъл като елементи, близки до Ca и K. Натрупвайки се в организма, те са постоянни източници на вътрешна радиация.

В съответствие с GOST токсичните химични елементи са разделени на класове на хигиенна опасност. Почвите са:

а) клас I: арсен (As), берилий (Be), живак (Hg), селен (Sn), кадмий (Cd), олово (Pb), цинк (Zn), флуор (F);

б) II клас: хром (Cr), кобалт (Co), бор (B), молибден (Mn), никел (Ni), мед (Cu), антимон (Sb);

в) III клас: барий (Ba), ванадий (V), волфрам (W), манган (Mn), стронций (Sr).

Тежките метали вече са класирани на второ място по отношение на опасността след пестицидите и доста пред добре познатите замърсители като въглероден диоксид и сяра. В бъдеще те могат да станат по-опасни от отпадъците от атомни електроцентрали и твърдите отпадъци. Замърсяването с тежки метали е свързано с широкото им използване в индустриалното производство. Поради несъвършените системи за почистване тежките метали навлизат в околната среда, включително в почвата, замърсявайки я и я отравяйки. Тежките метали са специални замърсители, мониторингът на които е задължителен във всички среди.

Почвата е основната среда, в която навлизат тежки метали, включително от атмосферата и водната среда. Той също така служи като източник на вторично замърсяване на повърхностния въздух и водите, които навлизат в Световния океан от него. От почвата тежките метали се абсорбират от растенията, които след това попадат в храната.

Терминът "тежки метали", който характеризира широка група замърсители, беше последно времезначително разпространение. В различни научни и приложни трудове авторите интерпретират значението на това понятие по различен начин. В тази връзка броят на елементите, причислени към групата на тежките метали, варира в широк диапазон. Като критерии за членство се използват множество характеристики: атомна маса, плътност, токсичност, разпространение в естествената среда, степен на участие в природни и техногенни цикли.

В трудове, посветени на проблемите на замърсяването на почвата и мониторинга на околната среда, днес повече от 40 елемента от периодичната система на D.I. Менделеев с атомна маса над 40 атомни единици: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. Според класификацията на N. Reimers , тежките метали трябва да се разглеждат с плътност над 8 g / cm 3. В същото време следните условия играят важна роля при категоризирането на тежките метали: високата им токсичност за живите организми в относително ниски концентрации, както и способността им да се биоакумулират и биоувеличават. Почти всички метали, които попадат в това определение (с изключение на оловото, живака, кадмия и бисмута, чиято биологична роля в момента е неясна), участват активно в биологични процеси и са част от много ензими.

Тежките метали достигат повърхността на почвата под различни форми. Това са оксиди и различни соли на метали, както разтворими, така и практически неразтворими във вода (сулфиди, сулфати, арсенити и др.). В състава на емисиите от предприятия за преработка на руда и предприятия от цветната металургия - основният източник на замърсяване на околната среда - тежки метали - по-голямата част от металите (70-90%) е под формата на оксиди. Веднъж попаднали на повърхността на почвата, те могат или да се натрупват, или да се разпръснат, в зависимост от естеството на геохимичните бариери, присъщи на дадена територия. Разпределение на тежки метали в различни обекти на биосферата и източници на тяхното навлизане в околната среда (Таблица 4).

Таблица 4 - Източници на тежки метали в околната среда

	естествено замърсяване	Замърсяване, причинено от човека
	Вулканично изригване, ветрова ерозия.	Добив и преработка на арсенсъдържащи руди и минерали, пирометалургия и производство на сярна киселина, суперфосфат; изгаряне, нефт, торф, шисти.
	Валеж с валежи. Вулканична дейност.	Обогатяване на руда, производство на сярна киселина, изгаряне на въглища.
		Отпадъчни води от индустрии: металургична, машиностроителна, текстилна, стъкларска, керамична и кожарска. Разработване на руди, съдържащи бор.
	Той е широко разпространен в природата, съставлявайки приблизително 0,08% от земната кора.	Въглищни електроцентрали, производство на алуминиеви и суперфосфатни торове.
	В природата не се среща в елементарно състояние. Под формата на хромит е част от земната кора.	Емисии от предприятия, където се добива, получава и преработва хром.
	Познати са повече от 100 минерала, съдържащи кобалт.	Горене в процеса на промишлено производство на природни и горивни материали.
	Включен в много минерали.	Металургичен процес на преработка и обогатяване на руди, фосфатни торове, производство на цимент, емисии от топлоелектрически централи.
	Влиза в състава на 53 минерала.	Емисии от предприятия от минната промишленост, цветната металургия, машиностроенето, металообработката, химическите предприятия, транспорта, топлоелектрическите централи.
	Общите световни запаси от мед в руди се оценяват на 465 милиона тона.Той е включен в състава на минералите.Нативът се образува в зоната на окисляване на сулфидни находища. Вулканични и седиментни скали.	Предприятия на цветната металургия, транспорт, торове и пестициди, заваръчни процеси, поцинковане, изгаряне на въглеводородни горива.
	Принадлежат към групата на разпръснатите елементи. Разпространен във всички геосфери. Влиза в състава на 64 минерала.	Високотемпературни технологични процеси. Загуби при транспортиране, изгаряне на въглища. Годишно с атмосферни валежи на 1 km 2 от земната повърхност попадат 72 kg цинк, което е 3 пъти повече от оловото и 12 пъти повече от медта.
	Принадлежи към редки микроелементи: намира се като изоморфен примес в много минерали.	Локално замърсяване - емисии от промишлени комплекси, замърсяване с различна степен на мощност - ТЕЦ, двигатели.
	Дисперсен елемент, концентриран в сулфидни руди. Малко количество се среща естествено.	Процесът на пирометалургично производство на метал, както и всички процеси, при които се използва живак. Изгаряне на всякакви органични горива (нефт, въглища, торф, газ, дърва) металургично производство, термични процеси с неметални материали.
	Съдържа се в земната кора, част от минералите. Той навлиза в околната среда под формата на силикатен почвен прах, вулканичен дим, горски изпарения, аерозоли от морска сол и метеоритен прах.	Емисии от продукти от високотемпературни процеси, отработени газове, отпадъчни води, добив и обработка на метали, транспорт, изтриване и дисперсия.

Най-мощните доставчици на отпадъци, обогатени с метали, са заводите за топене на цветни метали (алуминий, алуминий, медно-цинкова, оловно-топилна, никелова, титаново-магнезиева, живачна), както и обработката на цветни метали (радиотехника, електротехника инженерство, уредостроене, галванични и др.). В праха на металургичната промишленост, заводите за преработка на руда, концентрацията на Pb, Zn, Bi, Sn може да се увеличи в сравнение с литосферата с няколко порядъка (до 10-12), концентрацията на Cd, V, Sb - десетки хиляди пъти, Cd, Mo, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag - стотици пъти. Отпадъците от предприятията на цветната металургия, заводите за бои и лакове и стоманобетонни конструкции са обогатени с живак. Концентрацията на W, Cd, Pb е повишена в праха на машиностроителните предприятия (табл. 5).

Таблица 5 - Основни техногенни източници на тежки метали

Под въздействието на емисиите, обогатени с метали, се формират зони на замърсяване на ландшафта предимно на регионално и локално ниво. Значително количество Pb се отделя в околната среда с отработените газове на автомобилите, което надвишава приема му с отпадъци от металургични предприятия.

Почвите по света често са обогатени не само с тежки, но и с други вещества от естествен и антропогенен произход. Идентифициране на "насищане" на почви с метали и елементи E.A. Новиков го обяснява като следствие от взаимодействието между човека и природата (Таблица 6).

Оловото е основният замърсител в крайградските почви на Беларус. Повишеното му съдържание се наблюдава в крайградските райони на Минск, Гомел, Могилев. Замърсяване на почвата с олово на ниво ПДК (32 mg/kg) и по-високо се наблюдава локално, на малки площи, по посока на преобладаващите ветрове.

Таблица 6 - Комбинация от взаимодействие между човек и природа

Както се вижда от таблицата, повечето метали, включително тежките, се разсейват от човек. Моделите на разпространение на разпръснатите от човека елементи в педосферата представляват важна и независима тенденция в изследването на почвата. А. П. Виноградов, Р. Мичъл, Д. Суейн, Х. Боуен, Р. Брукс, В. В. Доброволски. Резултатът от техните изследвания беше идентифицирането на средните стойности на концентрациите на елементи в почвите на отделни континенти на страни, региони и целия свят (Таблица 7).

В някои полета на Минската зеленчукова фабрика, където твърдите битови отпадъци се използват като тор от няколко години, съдържанието на олово достига 40-57 mg/kg почва. В същите полета съдържанието на подвижни форми на цинка и медта в почвата е съответно 65 и 15 mg/kg, докато пределно допустимата норма за цинк е 23 mg/kg, а за мед – 5 mg/kg.

Покрай магистралите почвата е силно замърсена с олово и в по-малка степен с кадмий. Замърсяването на почвата на крайпътни пътища с междудържавни (Брест - Москва, Санкт Петербург - Одеса), републикански (Минск - Слуцк, Минск - Логойск) и местни (Заславл - Дзержинск, Жабинка - Б. Мотикали) стойности се наблюдава на разстояние до 25-50 м от пътното платно в зависимост от терена и наличието на защитни пояси. Максималното съдържание на олово в почвата е отбелязано на разстояние 5-10 м от магистралата. Тя е по-висока от фоновата стойност средно 2-2,3 пъти, но малко по-ниска или близка до ПДК. Съдържанието на кадмий в почвите на Беларус е на фоново ниво (до 0,5 mg/kg). Превишаване на фона до 2,5 пъти е отбелязано локално на разстояние до 3-5 km от големите градове и достига 1,0-1,2 mg почва при ПДК 3 mg/kg за страни Западна Европа(МАК на кадмий за почвите на Беларус не е разработен). Площта на почвите в Беларус, замърсени от различни източници с олово, в момента е приблизително 100 хиляди хектара, с кадмий - 45 хиляди хектара.

Таблица 7 - Комбинация от взаимодействие между човек и природа

Елементи	Средни стойности (почви на САЩ, X. Shacklett, J. Borngsn, 1984)	Средни стойности (Почви на света, А. П. Виноградов, 1957)	Елементи	Средни стойности (американски почви, J. Borngen, 1984)	Средни стойности (Почви на света, А. П. Виноградов, 1957)

В момента се извършва агрохимично картографиране на съдържанието на мед в почвите на Беларус и вече е установено, че 260,3 хиляди хектара земеделска земя в републиката са замърсени с мед (Таблица 8).

Таблица 8 - Земеделска земя в Беларус, замърсена с мед (хиляди ха)

	Тотално замърсени	Включително съдържание на Cu, mg/kg
Брест
Витебск
Гомел
Гродно
Могилевская
Общо за Беларус

Средното съдържание на подвижна мед в почвите на обработваемите земи е ниско и възлиза на 2,1 mg/kg, подобрените сенокосни и пасищни земи - 2,4 mg/kg. Като цяло, 34% от обработваемите и 36% от сенокосните и пасищните земи в републиката имат много ниско съдържание на мед (по-малко от 1,5 mg / kg) и имат остра нужда от торове, съдържащи мед. На почви с наднормено съдържание на мед (3,3% от земеделската земя) трябва да се изключи използването на всякаква форма на тор, съдържащ мед.

3. Екологични проблеми на техногенно замърсени земи

Почвите около големите градове и големите предприятия на цветната и черната металургия, химическата и нефтохимическата промишленост, машиностроенето, топлоелектрическите централи на разстояние от няколко десетки километра са замърсени с тежки метали, нефтопродукти, оловни съединения, сяра и други токсични вещества. вещества. Средното съдържание на олово в почвите на петкилометровата зона около градовете е в рамките на 0,4-80 MPC. Средното съдържание на манган около предприятията на черната металургия варира от 0,05-6 MPC. Затова не можете да берете гъби, горски плодове, ябълки, ядки и лечебни билки край пътищата! Предприятията на черната металургия, отпадъчните води от мини са най-масовите източници на замърсяване на почвата с мед. От промишления прах, особено от мините, и чрез използването на суперфосфатни торове почвите се замърсяват с цинк.

По този начин интензивното развитие на промишленото производство води до увеличаване на промишлените отпадъци, които заедно с битовите отпадъци значително влияят върху химичния състав на почвата, причинявайки влошаване на нейното качество. Силното замърсяване на почвата с тежки метали, заедно със зоните на замърсяване със сяра, образувани по време на изгарянето на въглища, водят до промяна в състава на микроелементите и появата на пустини, създадени от човека.

Промяната в съдържанието на микроелементи в почвата незабавно засяга здравето на тревопасните животни и хората, води до метаболитни нарушения, причинявайки различни ендемични заболявания от локален характер. Например, липсата на йод в почвата води до заболяване на щитовидната жлеза, липсата на калций в питейната вода и храната - до увреждане на ставите, тяхната деформация, забавяне на растежа. Почвата става мъртва, когато съдържа 2 - 3 g олово на 1 kg почва (около някои предприятия съдържанието на олово в почвата достига 10 - 15 g / kg). В почвата винаги присъстват канцерогенни (химични, физични, биологични) вещества, които причиняват туморни заболявания в живите организми, включително рак.

В подзолисти почви с високо съдържание на желязо, когато желязото взаимодейства със сярата, се образува железен сулфид, който е силна отрова. В резултат на това микрофлората (водорасли, бактерии) се унищожава в почвата, което води до загуба на плодородие. Поради ветрова и водна ерозия, засоляване и други подобни причини годишно в света се губят 5-7 милиона хектара обработваема земя. Само ускорената ерозия на почвата през последния век е довела до загубата на 2 милиарда хектара плодородна земя.

На пасищата, където има прекомерна паша, растителната покривка, която задържа плодородния почвен слой, често е унищожена. Растенията се изяждат цели и умират, причинявайки дъждовната вода да разяжда безпрепятствено повърхността на почвата, причинявайки обширна ерозия, която в крайна сметка води до образуването на дълбоки дерета. Всяка година около 7 милиона хектара пасища се губят по света поради прекомерна паша и последваща ерозия, много от които се превръщат в пустиня. Пустините обикновено се срещат естествено, но този процес, наречен опустиняване, често се ускорява от човешката дейност.

Свръхконсолидация на почвата, т.е. намаляване на нейната междуагрегатна и агрегатна порьозност и увеличаване на плътността до 1,4 g/cm 3 . Основната причина за това е използването на тежка селскостопанска техника в нивите, което води до образуване на оран с повишена плътност. Това предотвратява свободното проникване на влага в почвата и води до преовлажняване.

В трудове, посветени на проблемите на замърсяването на почвата и мониторинга на околната среда, днес повече от 40 елемента от периодичната система на D.I. Менделеев с атомна маса над 40 атомни единици. Според класификацията на N. Reimers металите с плътност над 8 g / cm 3 трябва да се считат за тежки. В същото време следните условия играят важна роля при категоризирането на тежките метали: високата им токсичност за живите организми в относително ниски концентрации, както и способността им да се биоакумулират и биоувеличават.

Екологичните последици от радиоактивното замърсяване на почвите са следните. Включени в биологичния цикъл, радионуклидите навлизат в човешкото тяло чрез растителна и животинска храна и, натрупвайки се в него, причиняват радиоактивно облъчване. Радионуклидите, подобно на много други замърсители, постепенно се концентрират в хранителните вериги.

Заключение

Почвената покривка на Земята играе решаваща роля в осигуряването на човечеството с храна и суровини за жизненоважни индустрии. Използването на океански продукти, хидропоника или изкуствено синтезирани вещества за тази цел не може, поне в обозримо бъдеще, да замени продуктите на сухоземните екосистеми (производителността на почвата). Следователно непрекъснатият мониторинг на състоянието на почвите и почвената покривка е задължително условие за получаване на планираната продукция на селското и горското стопанство.

В същото време почвената покривка е естествена основа за заселване на хората и служи като основа за създаване на зони за отдих. Позволява ви да създадете оптимална екологична среда за живота, работата и отдиха на хората. Чистотата и съставът на атмосферата, повърхностните и подземните води зависят от естеството на почвената покривка, свойствата на почвата, химическите и биохимичните процеси, протичащи в почвата. Почвената покривка е един от най-мощните регулатори химичен съставатмосфера и хидросфера. Почвата е била и остава основното условие за поддържане на живота на народите и човечеството като цяло. Запазването и подобряването на почвеното покритие и следователно на основните жизнени ресурси в контекста на интензификацията на селскостопанското производство, развитието на промишлеността, бързия растеж на градовете и транспорта е възможно само при добре установен контрол върху използването на всички видове почви и земни ресурси.

От екологична гледна точка най-голяма опасност представляват 90 Sr и 137 Cs. Това се дължи на дълъг период на полуразпад (28 години за 90 Sr и 33 години за 137 Cs), висока радиационна енергия и възможност за лесно включване в биологичния цикъл, в хранителната верига. Стронций от химични свойстваблизък до калция и е част от костната тъкан, а цезият е близък до калия и участва в много реакции на живите организми.

Почвата е най-чувствителна към антропогенно въздействие. От всички черупки на Земята почвената покривка е най-тънката обвивка.

При недостатъчно обмислено антропогенно въздействие и нарушаване на балансираните естествени екологични взаимоотношения, в почвите бързо се развиват нежелани процеси на хумусна минерализация, повишава се киселинността или алкалността, увеличава се натрупването на сол, развиват се възстановителни процеси - всичко това рязко влошава свойствата на почвата и в екстремни условия случаи води до локално разрушаване на почвената покривка. Високата чувствителност и уязвимост на почвената покривка се дължи на ограничения буферен капацитет и устойчивост на почвите към въздействието на неприсъщи за нея в екологично отношение сили.

Замърсяването на почвата с тежки метали и нефтопродукти се проявява във все по-голям мащаб, нараства влиянието на азотна и сярна киселини от техногенен произход, което води до образуването на техногенни пустини в близост до някои промишлени предприятия.

Възстановяването на нарушената почвена покривка изисква дълго време и големи инвестиции.

Списък на използваните източници

1 Королев, В. А. Пречистване на почвата от замърсяване / В. А. Королев. - М. МАИК Наука, 2001. - 365 с.

2 Лобанова, З. М. Екология и защита на биосферата: Учебник / Алтайски държавен технически университет. И. И. Ползунова. - Барнаул: Издателство Алтай GTU, 2009. -228 с.

3 Методи за оценка на опасностите за околната среда / Ed. Хоружей Т.А. - М.: Икономика, 1991, 220 с.

4 Статия „Основно замърсяване на почвите” [Електронен ресурс] / atomferma. - Режим на достъп: http://atomferma.ru/sad-ogorod/pochva/osnovnye-vidy-zagryaznenie-pochvy/ - Дата на достъп: (необходимо е да посочите датата)

5 Лобанова, З. М. Екология и защита на биосферата [Схема]: Учебник / Алтайски държавен технически университет. И. И. Ползунова. - Барнаул: Издателство Алтай GTU, 2009. - 228 с.

6 Вълков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Екология на почвата: Част 3. Замърсяване на почвата.: Учебник за студенти от DO и OZO на факултетите по биология и почва и геоложки и географски. - Ростов на Дон: Издателство на Руския държавен университет, 2004. - 54 с.

7 Вълков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Екология на почвата [Таблица]: Замърсяване на почвата. Учебник за студенти от ДО и ОЗО на биолого-почвените и геолого-географските факултети. - Ростов на Дон: Издателство на Руския държавен университет, 2004. - 54 с.

8 Хабаров, А. В. Социално-екологични проблеми на организацията на управлението на природата, използването на земята. / А. В. Хабаров. - М. : Папирус PRO, 2000. 6 - 23 с.

9 Шматко, В.Г. Екология и организация на екологичните дейности - [таблица] научна публикация / Шматко В.Г. - М. 1981. - 120 с.

10 Доброволски Г.В., Никитин Е.Д. Функции на почвите в биосферата и екосистемите (екологично значение на почвите). - М.: Наука, 1990. 261 с.

11 Бочков Н.П. и др. Мониторинг на вродени малформации в условия на замърсяване на човешката среда // Екологични проблеми на педиатрията: сб. лекции за лекари / Н. П. Бочков. - М., 1997. 51-62 с.

12 Основи на екологията и икономика на управлението на околната среда: учеб. метод. комплекс за студенти по икономика. специалности / М.А. Бабенко, Н.Л. Белорусов. - Новополоцк: ПГУ, 2010. - 328 с.

13 Перелман, А. И. Геохимия на ландшафта: учебник. помощ за студенти / AI Перелман. - 2-ро изд. - М.: висше училище, 1975. - 342 с.

14 Грийн Н., Стаут У., Тейлър Д.: Биология. В 3 тома / - Москва. "Мир".1993г.

15 Доброволски Г.В., Никитин Е.Д. [Текст]: Опазване на почвите като неизменен компонент на биосферата. - М.: "Наука", 2000. 184 с.

17 Зайделман Ф.Р., Тюлпанов В.И., Ангелов Е.Н., Давидов А.И. Почви на водни ландшафти - формиране, агроекология и мелиорация / - М.: Издателство на Московския държавен университет. 1998. 160 с.

18 Мотузова, Г.В. Екологичен мониторинг на почвите / G.V. Мотузова, О.С. Безуглов. - М.: Академичен проект; Гаудеамус, 2007. - 237 с.

19 Бюлетин на Беларуския държавен университет. Серия 2, Химия. Биология. География[Таблица]. - 2012. - № 1. 80-84 стр.

20 V.G. Макарова, Т.Ф. Персикова, В.И. Желязко Екологични и медико-социални аспекти на опазването на околната среда и общественото здраве [Таблица] - Минск: БИТ "Хата", 2002. 47 с.

Хоствано на Allbest.ru

Подобни документи

Източници, характер и степен на замърсяване на градските почви и почви. Районите на град Челябинск са обект на най-интензивно замърсяване. Влияние на замърсяването на почвата с тежки метали върху растителността. Форми на намиране на тежки метали в емисиите и почвата.

дипломна работа, добавена на 02.10.2015 г


Хранителните вериги като последователност от видове, които извличат органична материя и енергия от хранителна материя. Абиотични фактори на земната среда. Замърсяване на почвата с пестициди, радионуклиди, тежки метали. Биологично пречистване на отпадъчни води.

контролна работа, добавена 07/11/2011


Структурата и дейността на бактериите. Микробна индикация на биологично, фекално и техногенно замърсяване на водни екосистеми. Микробиологично изследване на почвата. Влияние на пестицидите върху почвените микроорганизми. Замърсяване на почвата с тежки метали.

резюме, добавено на 01.10.2015 г


Общото състояние на земните ресурси в Русия. Замърсяване и изхвърляне на отпадъци. Проява на процеси на деградация на земите. Техногенно замърсяване на почвите. Основните причини за киселинни дъждове. Съвременни глобални екологични проблеми. Биосфера и техносфера.

тест, добавен на 16.09.2011 г


Методи за оценка на почвеното замърсяване при обективна представа за състоянието на почвата. Оценка на опасността от замърсяване на почвата. Биотестирането като най-подходящ метод за определяне на интегралната токсичност на почвата. Биодиагностика на техногенно замърсяване на почвата.

резюме, добавено на 13.04.2008 г


Микробиологична диагностика и индикация на почви. Действие на пестицидите върху почвените микроорганизми и дезинфекция на почвата. Минералните торове като фактор, влияещ върху видовия състав на почвените микроорганизми. Замърсяване на почвата с тежки метали.

курсова работа, добавена на 05/08/2012


Характеристики на почвено-климатичните условия на Днепропетровска област, кратко описание на почвата на територията на Днепропетровска област, замърсяване на почвата с тежки метали, замърсяване на почвата с пестициди, рекултивация и контрол на замърсяването.

курсова работа, добавена на 02/06/2004


Мониторингът като система за наблюдение на състоянието на околната среда. Съставяне на карти на влажните зони. Оценка на степента на замърсяване на фитоценозите с тежки метали. Мониторинг на почвите, геохимични бариери. Оценка на екологичната интензивност на територията.

резюме, добавено на 15.11.2015 г


Замърсяване с тежки метали. Екологични последици от напояването. Отрицателно въздействие на животинските отпадъци върху околната среда. Основните екологични проблеми на механизацията. Екологични последици от използването на химически продукти за растителна защита.

курсова работа, добавена на 05/09/2013


Концепцията за почвата, нейната структура. Основните причини за замърсяване на почвата: неорганични отпадъци, радиоактивни вещества, засоляване с пестициди. Анализ на основните източници на замърсяване на почвата: жилищни сгради и битови предприятия, транспорт, промишлени предприятия.

Техногенни емисии и въздействия

Предишната глава се занимава основно с две широки категории антропогенни въздействия: а) промяна на ландшафта и целостта на природните комплекси и б) премахване природни ресурси. Тази глава е посветена на техногенното замърсяване на екосферата и околната среда. Техногенното замърсяване на околната среда е най-очевидната и бързо действаща негативна причинно-следствена връзка в екосферната система: „икономика, производство, технология, околна среда“. Той причинява значителна част от интензивността на природата на техносферата и води до деградация на екологичните системи, глобални климатични и геохимични промени и до поражението на хората. Основните усилия на приложната екология са насочени към предотвратяване на замърсяването на природата и околната среда.

Ориз. 6.1. Класификация на техногенното замърсяване на околната среда

Класификация на техногенните въздействия,причинено от замърсяване на околната среда, включва следните основни категории:

1. Материални и енергийни характеристикивъздействия: механични, физични (топлинни, електромагнитни, радиационни, акустични), химични, биологични фактори и агенти и техните различни комбинации (фиг. 6.1). В повечето случаи тези агенти са емисии(т.е. емисии - емисии, поглътители, радиация и т.н.) от различни технически източници.

2. Количествени характеристикивъздействия: сила и степен на опасност (интензивност на факторите и въздействията, маси, концентрации, характеристики като "доза - ефект", токсичност, допустимост по екологични и санитарно-хигиенни норми); пространствени мащаби, разпространение (локално, регионално, глобално).

3. Времеви параметри и разлики във въздействията по естеството на ефектите:краткотрайни и дългосрочни, устойчиви и нестабилни, преки и косвени, с изразени или скрити следи, обратими и необратими, действителни и потенциални; прагови ефекти.

4. Категории обекти на влияние:различни живи реципиенти (т.е. способни да възприемат и реагират) - хора, животни, растения; компоненти на околната среда (околна среда на населени места и помещения, природни ландшафти, земна повърхност, почва, водни тела, атмосфера, околоземно пространство); продукти и конструкции.

В рамките на всяка от тези категории е възможно определено ранжиране на екологичната значимост на факторите, характеристиките и обектите. Като цяло, от гледна точка на естеството и мащаба на действителните въздействия, най-значимите химическо замърсяване,и най-голямата потенциална заплаха идва от радиация.Що се отнася до обектите на въздействие, на първо място, разбира се, е човекът. Напоследък не само нарастването на замърсяването, но и общото им въздействие, което често надхвърля простото сумиране на последствията по отношение на крайния ефект, е особено опасно.

От екологична гледна точка всички продукти на техносферата, които не участват в биотичния цикъл, са замърсители. Дори тези, които са химически инертни, тъй като заемат място и се превръщат в баласт на екотопи. Производствените продукти също стават замърсители с течение на времето, представлявайки „депонирани отпадъци“. В по-тесен смисъл материалните замърсители - замърсители(от лат. pollutio - замърсяване) - разглеждат отпадъци и продукти, които могат да имат повече или по-малко специфично отрицателно въздействие върху качеството на околната среда или пряко да засегнат получателите. В зависимост от това коя среда - въздух, вода или земя - е замърсена с определени вещества, те разграничават съответно аерозамърсители, хидрозамърсители и тераполуланти.

Замърсяването на околната среда се отнася до неумишлени, макар и очевидни, лесно възприемани нарушения на околната среда. Те излизат на преден план не само защото много от тях са значими, но и защото са трудни за контролиране и са изпълнени с непредвидени последици. Някои от тях, например техногенните емисии на CO 2 или топлинното замърсяване, са фундаментално неизбежни, докато съществува енергия от гориво.

Количествено определяне на глобалното замърсяване.Мащабът на отпадъците от глобалния антропогенен материален баланс е описан в предишната глава. Припомнете си, че общата маса на отпадъците на съвременното човечество и продуктите на техносферата е почти 160 Gt/годишно, от които около 10 Gt образуват маса продукти, т.е. „отложено теглене“.

По този начин, средно на един жител на планетата се падат около 26 тона от всички антропогенни емисии годишно. 150 Gt отпадъци се разпределят приблизително както следва: 45 Gt (30%) се отделят в атмосферата, 15 Gt (10%) се изхвърлят във водни тела, 90 Gt (60%) попадат на повърхността на земята.

Тези обеми на емисиите са толкова големи, че дори малки концентрации на токсични примеси в тях могат да доведат до огромно количество. Според различни експертно мнение, общата маса на техногенните замърсители, класифицирани като различни класовеопасност, варира от 1J5 до 1/8 Gt годишно. тези. приблизително 250-300 кг за всеки жител на Земята.Това е, което е минимален резултатглобално химическо замърсяване.

Химизация на техносфератадосега е достигнал такива мащаби, които значително влияят върху геохимичния облик на цялата екосфера. Общата маса на произведените продукти и химически активни отпадъци на цялата световна химическа промишленост (заедно със свързаните с нея индустрии) надвишава 1,5 Gt/год. Почти цялото това количество може да се припише на замърсители. Но въпросът не е само в общата маса, но и в броя, разнообразието и токсичността на многото произведени вещества. В световната химическа номенклатура има повече от 107 химични съединения; всяка година броят им се увеличава с няколко хиляди. Повече от 100 хиляди вещества се произвеждат и предлагат на пазара в значителни количества, около 5 хиляди вещества се произвеждат масово. По-голямата част от произведените и използвани вещества обаче не са оценени по отношение на тяхната токсичност и опасност за околната среда.

Източници на техногенни емисииразделени на организирани и неорганизирани, стационарни и мобилни. Организиранизточниците са оборудвани със специални устройства за насочено извеждане на емисии (тръби, вентилационни шахти, изпускателни канали и улуци и др.);

емисии от неорганизиранизточниците са произволни. Източниците също се различават по геометрични характеристики (точкови, линейни, ареални) и по режим на работа - непрекъснат, периодичен, залпов.

Процеси и технологии.Източниците на преобладаващата част от химичните и термичните замърсявания са термохимични процеси в енергетиката -изгаряне на гориво и свързани термични и химични процеси и течове. Основните реакции, които определят отделянето на въглероден диоксид, водна пара и топлина (Q):

Въглища: C + O 2 ¾® CO 2 и

Въглеводороди: C n H m + (n + 0,25 m) O 2 ¾® nCO 2 + (0,5 m) H 2 O,

където Q = 102.2 (n + 0.25m) + 44.4 (0.5 m) kJ/mol.

Свързаните реакции, които определят емисиите на други замърсители, са свързани със съдържанието на различни примеси в горивото, с термичното окисление на азота във въздуха и вторични реакции,вече се срещат в околната среда. Всички тези реакции съпътстват работата на топлоелектрически централи, промишлени пещи, двигатели с вътрешно горене, газотурбинни и реактивни двигатели, металургични процеси и изгаряне на минерални суровини. Най-голям принос за енергозависимото замърсяване на околната среда имат топлоенергетиката и транспортът.

Ориз. 6.2. Въздействието на ТЕЦ върху околната среда

1 - котел; 2 - тръба; 3 - тръба за пара; 4 - електрически генератор;

5 - електрическа подстанция; 6 - кондензатор; 7 - всмукване на вода за охлаждане на кондензатора; 8 - водоснабдяване на котела; 9 - електропреносна линия;

10 - потребители на електроенергия; 11 - водно тяло

Голяма картинаВъздействието на топлоелектрическа централа (ТЕЦ) върху околната среда е показано на фиг. 6.2. При изгаряне на гориво цялата му маса се превръща в твърди, течни и газообразни отпадъци. Данните за емисиите на основните замърсители на въздуха при работа на топлоелектрическите централи са дадени в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Специфични емисии в атмосферата при работа на ТЕЦ с мощност 1000 MW, работеща на различни видове гориво, g/kW * час

Диапазонът на стойностите зависи от качеството на горивото и вида на горивните агрегати. Електроцентрала, работеща с въглища, с мощност 1000 MW, подложена на неутрализиране на 80% серен диоксид, годишно отделя в атмосферата 36 милиарда m 3 отработени газове, 5000 тона SO 2, 10 000 тона NO x 3000 тона частици прах и дим, 100 милиона m 3 пара, 360 хиляди тона газ, тона пепел и 5 милиона m 3 отпадъчни води със съдържание на примеси от 0,2 до 2 g/l. Средно около 150 kg замърсители се отделят на 1 тон условно гориво в горивната топлоенергетика. Общо около 700 милиона тона замърсители от различни класове на опасност се отделят годишно от стационарни източници на топлина и енергия в света, включително около 400 милиона тона замърсители на въздуха.

Номер Двигатели с вътрешно горене(ICE) в света надхвърли 1 милиард. Около 670 милиона от тях са автомобилни двигатели. Останалата част от сумата се отнася за други видове транспорт, селскостопанска техника, военна техника, малки моторни превозни средства и стационарни двигатели с вътрешно горене. Повече от 80% от автопарка се състои от леки автомобили. От 3,3 милиарда тона нефт, произвеждани в момента в света, почти 1,5 милиарда тона (45%) се използват от всички видове транспорт, включително 1,2 милиарда тона от автомобили.

Помислете за метаболизма на "среден" лек автомобил с карбураторен двигател с разход на гориво в смесен режим на шофиране от 8 литра (6 kg) на 100 km. При оптимална работа на двигателя изгарянето на 1 кг бензин е съпроводено с изразходване на 13,5 кг въздух и отделяне на 14,5 кг отпадъчни вещества. Техният състав е показан в табл. 6.2. Съответните емисии на дизелов двигател са малко по-ниски. Като цяло в ауспуха на съвременен автомобил се регистрират до 200 отделни вещества. Общата маса на замърсителите - средно около 270 g на 1 kg изгорен бензин - дава, по отношение на целия обем гориво, изразходвано от леките автомобили в света, около 340 милиона тона.Подобно изчисление за целия автомобилен транспорт ( плюс камиони, автобуси) ще увеличи тази цифра с поне до 400 милиона тона.Трябва също така да се има предвид, че в реалната практика на експлоатация на превозни средства, разливи и течове на гориво и масла, образуване на метал, каучук и асфалт прах и вредни аерозоли са много значителни.

Таблица 6.2

Съставът на отработените газове на автомобила,% по обем

Металургични процесивъз основа на възстановяването на метали от руди, където те се намират главно под формата на оксиди или сулфиди, като се използват термични и електролитни реакции. Най-типичните общи (опростени) реакции:

(желязо) Fe 2 O 3 + 3C + O 2 . ¾®2Fe + CO + 2CO 2;

(мед) Cu 2 S + O 2 ¾® 2Cu + SO 2;

(алуминий, електролиза) Al 2 O 3 + 2O ¾® 2A1 + CO + CO 2.

Процесна верига в черна металургиявключва производство на пелети и агломерати, коксохимически, доменни, стоманодобивни, валцувани, феросплавни, леярни и други спомагателни технологии. Всички металургични етапи са придружени от интензивно замърсяване на околната среда (Таблица 6.3). При производството на кокс допълнително се отделят ароматни въглеводороди, феноли, амоняк, цианиди и редица други вещества. Черната металургия изразходва голямо количество вода. Въпреки че 80 - 90% от промишлените нужди се задоволяват от системи за циркулационно водоснабдяване, приемането на прясна вода и изхвърлянето на замърсени отпадъчни води достигат много големи обеми, съответно около 25 - 30 m 3 и 10 - 15 m 3 на 1 тон продукти с пълен цикъл. Значителни количества суспендирани твърди вещества, сулфати, хлориди и съединения на тежки метали навлизат във водни обекти с оттока.

Таблица 6.3

Газови емисии (преди пречистване) от основните етапи на черната металургия (без производството на кокс), в kg/t от съответния продукт

* kg/m метална повърхност

Цветна металургия,въпреки сравнително по-малките материални потоципроизводство, не отстъпва на черната металургия по обща токсичност на емисиите. В допълнение към голямото количество твърди и течни отпадъци, съдържащи опасни замърсители като олово, живак, ванадий, мед, хром, кадмий, талий и др., се отделят и много замърсители на въздуха. По време на металургичната обработка на сулфидни руди и концентрати се образува голяма маса серен диоксид. И така, около 95% от всички вредни газови емисии от Норилския минно-металургичен комбинат са SO 2, а степента на неговото използване не надвишава 8%.

Технологиите на химическата промишленост с всички нейни отрасли (основна неорганична химия, химия на нефта и газа, химия на дървото, органичен синтез, фармакологична химия, микробиологична промишленост и др.) съдържат много по същество отворени материални цикли. Основните източници на вредни емисии са процесите на производство на неорганични киселини и основи, синтетичен каучук, минерални торове, пестициди, пластмаси, багрила, разтворители, детергенти, крекинг на масло. Списъкът с твърди, течни и газообразни отпадъци от химическата промишленост е огромен както по отношение на масата на замърсителите, така и по отношение на тяхната токсичност. В химическия комплекс на Руската федерация се генерират повече от 10 милиона тона опасни промишлени отпадъци годишно.

Различните технологии в производствените индустрии, предимно в машиностроенето, включват голям брой различни термични, химични и механични процеси (леярство, коване и пресоване, машинно производство, заваряване и рязане на метали, монтаж, галванична обработка, обработка на бои и лакове и др. .). Те отделят голямо количество вредни емисии, които замърсяват околната среда. Съществен принос за общото замърсяване на околната среда имат и различните процеси, съпътстващи добива и обогатяването на минерални суровини и строителството. Приносът на различни отрасли на промишленото производство към замърсяването на околната среда е показан на фиг. 6.3.

Селското стопанство и животът на хората върху собствените им отпадъци - останките и отпадъчните продукти от растения, животни и хора - по същество не са източници на замърсяване на околната среда, тъй като тези продукти могат да бъдат включени в биотичния цикъл. Но, първо, съвременните селскостопански технологии и комунални услуги се характеризират с концентрирано изхвърляне на по-голямата част от отпадъците, което води до значителни местни превишения на допустимите концентрации на органични вещества и такива явления като еутрофикация и замърсяване на водни тела. Второ, и още по-сериозно, селското стопанство и човешкият живот са посредници и участници в разпръскването и разпространението на значителна част от индустриалното замърсяване под формата на разпределени емисионни потоци, остатъци от петролни продукти, торове, пестициди и различни използвани продукти, боклук - от тоалетна хартия до изоставени ферми и градове.

Между всички среди има постоянен обмен на част от замърсителите: тежка част от аерозолите, газовите димни и прахови примеси от атмосферата попадат на земната повърхност и във водни тела, част от твърдите отпадъци от земната повърхност се измиват в водни тела или разпръснати от въздушни течения. Замърсяването на околната среда засяга човека директно или чрез биологична връзка (фиг. 6.4). В техногенните потоци на замърсители основно място заемат транспортните среди – въздух и вода.

Ориз. 6.3. Относителен принос на руската промишленост към замърсяването на околната среда, % (1996 г.)

А - емисиите на замърсители в атмосферата;

B - зауствания на замърсени отпадъчни води

Ориз. 6.4. Схема на въздействието на замърсяването на околната среда

Замърсяване на въздуха

Състав, количество и опасност на замърсителите на въздуха.От 52 Gt глобални антропогенни емисии в атмосферата, повече от 90% са въглероден диоксид и водни пари, които обикновено не се класифицират като замърсители (особената роля на емисиите на CO 2 е обсъдена по-долу). Произведени от човека емисии в въздушна средадесетки хиляди отделни вещества. Въпреки това, най-често срещаните "многотонажни" замърсители са сравнително малко на брой. Това са различни твърди частици (прах, дим, сажди), въглероден оксид (CO), серен диоксид (SO 2), азотни оксиди (NO и NO 2), различни летливи въглеводороди (CH x), фосфорни съединения, сероводород (H 2 S ), амоняк (NH 3), хлор (C1), флуороводород (HF). Количествата на първите пет групи вещества от този списък, измерени в десетки милиони тонове и изхвърлени във въздуха по света и Русия, са представени в табл. 6.4. Заедно с други вещества, които не са изброени в таблицата, общата маса на емисиите от всички организирани източници, чиито емисии могат да бъдат измерени, е около 800 милиона тона.Тези количества не включват замърсяването на въздуха от ветровата ерозия, горските пожари и вулканичните изригвания. Това също не включва онази част от вредните вещества, която се улавя от различни средства за почистване на отработените газове.

Най-голямо е замърсяването на атмосферата само в индустриалните райони. Около 90% от емисиите възникват на 10% от земната площ и са концентрирани главно в Северна Америка, Европа и Източна Азия. Особено силно замърсен е въздушният басейн на големите индустриални градове, където техногенните потоци от топлина и замърсители на въздуха, особено при неблагоприятни метеорологични условия (високо атмосферно налягане и термични инверсии), често създават прахови куполи и явления. сричка -токсични смеси от мъгла, дим, въглеводороди и вредни оксиди. Такива ситуации са придружени от силни превишения на ПДК на много замърсители на въздуха.

Таблица 6.4

Емисии в атмосферата на петте основни замърсители в света и в Русия (милиона тона)

Според държавните записи общите емисии на замърсители на територията на Руската федерация за 1991-1996 г. намалява с 36.3%, което е следствие от спада в производството. Но скоростта на намаляване на емисиите е по-малка от скоростта на спад на производството и на единица БНП емисиите в атмосферата остават на същото ниво.

Повече от 200 града в Русия с население от 65 милиона души постоянно превишават ПДК на токсични вещества. Жителите на 70 града систематично се сблъскват с превишаване на ПДК 10 или повече пъти. Сред тях са градове като Москва, Санкт Петербург, Самара, Екатеринбург, Челябинск, Новосибирск, Омск, Кемерово, Хабаровск. В тези градове основният принос към общото количество емисии на вредни вещества се пада на дела на превозните средства, например в Москва той е 88%, в Санкт Петербург - 71%. По отношение на брутните емисии на замърсители в атмосферата, Уралският икономически регион е лидер. Освен това Русия като цяло не е основният доставчик на вредни емисии в атмосферата, тъй като потокът от замърсители на въздуха на жител и на единица площ на страната е много по-нисък, отколкото в Съединените щати и страните от Западна Европа. Но те са осезаемо по-високи на единица БВП. Това свидетелства за високата ресурсоемкост на производството, остарелите технологии и недостатъчното използване на почистващи препарати за емисии. От 25 хиляди руски предприятия, които замърсяват атмосферата, само 38% са оборудвани с инсталации за почистване на прах и газ, от които 20% не работят или работят неефективно. Това е една от причините за увеличените емисии на някои малки, но токсични замърсители – въглеводороди и тежки метали.

Русия заема неблагоприятно географско положение по отношение на трансграничния пренос на замърсители на въздуха. Поради преобладаването на западните ветрове, значителна част от замърсяването на въздуха в европейската територия на Русия (ETR) идва от аерогенния транспорт от страните от Западна и Централна Европа и съседните страни. Около 50% от чуждите съединения на серни и азотни оксиди се доставят в ETR от Украйна, Полша, Германия и други европейски страни.

За интегрална оценка на състоянието на въздушния басейнприложете индекса на общото замърсяване на въздуха:

(6.1)

където q i е средногодишната концентрация във въздуха на i-ro вещества;

A i - индекс на опасност i-ro на веществото, обратна МДК на това вещество: A i = 1/MPC i ;

C i - коефициент в зависимост от класа на опасност на веществото: C i е равен на 1,5; 1.3; 1,0 и 0,85, съответно за класове на опасност 1, 2, 3 и 4 (обобщена информация за ПДК и класовете на опасност на основните замърсители на въздуха е дадена в Приложение PP).

I m е опростен индикатор и обикновено се изчислява за t = 5 - най-значимите концентрации на вещества, които определят общото замърсяване на въздуха. Тази петица най-често включва вещества като бензопирен, формалдехид, фенол, амоняк, азотен диоксид, въглероден дисулфид и прах. Индекс I m варира от части от единица до 15-20 - изключително опасни нива на замърсяване. През 1996 г. списъкът на градовете с най-високо ниво на замърсяване на въздуха (Im > 14) включва 44 града в Русия.

Атмосферата на Земята има способността да се самопречиства от замърсители, благодарение на протичащите в нея физични, химични и биологични процеси. Силата на техногенните източници на замърсяване обаче се е увеличила толкова много, че в долния слой на тропосферата, наред с локалното повишаване на концентрацията на определени газове и аерозоли, настъпват глобални промени. Човекът нахлува в кръговрата на веществата, балансиран от биотата, рязко увеличава отделянето на вредни вещества в атмосферата, но не осигурява тяхното отстраняване. Концентрацията на редица антропогенни вещества в атмосферата (въглероден диоксид, метан, азотни оксиди и др.) нараства бързо. Това показва, че асимилационният потенциал на биотата е близо до изчерпване.

Техногенни оксиди на сяра и азот в атмосферата. Киселинни валежи.По редица показатели, преди всичко по отношение на масата и разпространението на вредните въздействия, замърсител номер едно на въздуха е серен диоксид.Образува се по време на окисляването на сярата, съдържаща се в горивото или в състава на сулфидни руди. Поради увеличаването на капацитета на високотемпературните процеси, преобразуването на много топлоелектрически централи на газ и нарастването на автомобилния парк, емисиите нарастват азотни оксиди,образувани при окисляването на атмосферния азот. Навлизането в атмосферата на големи количества SO 2 и азотни оксиди води до забележимо намаляване на рН на валежите. Това се дължи на вторични реакции в атмосферата, водещи до образуването на силни киселини - сярна и азотна. Тези реакции включват кислород и водни пари, както и техногенни прахови частици като катализатори:

2SO 2 + O 2 + 2H 2 O ¾® 2H 2 SO 4;

4NO 2 + 2H 2 O + O 2 ¾®4HNO 3.

Редица междинни продукти от тези реакции също се появяват в атмосферата. Разтварянето на киселините в атмосферната влага води до утаяване "киселинен дъжд".Стойността на pH на валежите в някои случаи намалява с 2 - 2,5 единици, т.е. вместо нормалните 5.6 - 5.7 на 3.2 - 3.7. Трябва да се припомни, че pH е отрицателният логаритъм от концентрацията на водородни йони и следователно водата с pH = 3,7 е сто пъти „киселинна“ от водата с pH = 5,7. В промишлени зони и в райони с атмосферно въвеждане на серни и азотни оксиди рН на дъждовната вода варира от 3 до 5. Киселинните валежи са особено опасни в райони с кисели почви и ниско буфериране на естествените води. В Америка и Евразия това са обширни територии на север от 55 ° с.ш. Техногенната киселина, в допълнение към прякото отрицателно въздействие върху растенията, животните и микрофлората, повишава мобилността и измиването на почвените катиони, измества въглеродния диоксид от карбонатите и почвената органична материя и подкислява водата на реките и езерата. Това води до неблагоприятни промени във водните екосистеми. Природните комплекси на Южна Канада и Северна Европа отдавна са усетили въздействието на киселинните валежи.

На големи площи се наблюдава деградация на иглолистните гори, фауната на водоемите обеднява. През 70-те години сьомгата и пъстървата започват да умират в реките и езерата на Шотландия и Скандинавия. Подобни явления се случват в Русия, особено на северозапад, в Урал и в района на Норилск, където огромни райони на тайгата и лесотундрата са станали почти безжизнени поради емисиите на сяра от завода в Норилск.

Разрушаване на озоновия слой.През 70-те години на миналия век имаше съобщения за регионално намаляване на озона в стратосферата. Сезонно пулсиращият озоновата дупканад Антарктида с площ от повече от 10 милиона km 2, където съдържанието на O 2 е намаляло с почти 50% през 80-те години. По-късно "блуждаещи озонови дупки", макар и по-малки по размер и не толкова значително намаление, започнаха да се наблюдават през зимата в Северното полукълбо, в зоните на устойчиви антициклони - над Гренландия, Северна Канада и Якутия. Средният темп на глобален спад за периода от 1980 до 1995 г. се оценява на 0,5-0,7% годишно.

Тъй като отслабването на озоновия екран е изключително опасно за цялата земна биота и за човешкото здраве, тези данни привлякоха голямото внимание на учените, а след това и на цялото общество. Изложени са редица хипотези за причините за изтъняването на озоновия слой. Повечето експерти са склонни да вярват в това техногенен произходозонови дупки. Най-обоснованата идея е, че основната причина е навлизането в горните слоеве на атмосферата на техногенни хлор и флуор, както и други атоми и радикали, способни изключително активно да свързват атомарния кислород, като по този начин се конкурират с реакцията

O + O 2 ¾® O 3.

Ориз. 6.5. Световно производство на хлорфлуорвъглеводороди

Въвеждането на активни халогени в горните слоеве на атмосферата се медиира от летливи вещества. хлорфлуорвъглеводороди(CFC) тип фреони (смесени флуорохлориди на метан и етан, например фреон-12 - дихлородифлуорометан, CF 2 CI 2), които, като инертни и нетоксични при нормални условия, се разлагат под действието на късовълнови ултравиолетови лъчи в стратосферата. Освобождавайки се, всеки хлорен атом е в състояние да унищожи или предотврати образуването на много озонови молекули. Хлорфлуорвъглеродите имат редица полезни свойства, което доведе до широкото им използване в хладилни агрегати, климатици, аерозолни кутии, пожарогасители и др. От 1950 г. световно производство

Ориз. 6.6. Данни за глобалното затопляне:

A - отклонения от средната стойност на повърхностната температура на въздуха през 20 век и прогноза,

B - глобална тенденция на средната температура през втората половина на века

CFC се увеличава ежегодно със 7 - 10% (Фиг. 6.5) и през 80-те години възлиза на около 1 млн. т. Впоследствие се приемат международни споразумения, задължаващи страните членки да намалят употребата на CFC. Още през 1978 г. САЩ въвеждат забрана за използването на CFC аерозоли. Но разширяването на други приложения на CFC отново доведе до увеличаване на глобалното им производство. Преходът на индустрията към нови озоноспестяващи технологии е свързан с големи финансови разходи. През последните десетилетия се появиха други, чисто технически начини за въвеждане на активни унищожители на озон в стратосферата: ядрени експлозии в атмосферата, емисии на свръхзвукови самолети, изстрелвания на ракети и космически кораби за многократна употреба. Възможно е обаче част от наблюдаваното отслабване на озоновия екран на Земята да е свързано не с причинени от човека емисии, а с вековни колебания в аерохимичните свойства на атмосферата и независими климатични промени.

Парников ефекти изменението на климата.Техногенното замърсяване на атмосферата до известна степен е свързано с изменението на климата. Говорим не само за доста очевидната зависимост на мезоклимата на индустриалните центрове и околностите им от топлинното, прахово и химическо замърсяване на въздуха, но и за глобалния климат.

ОТ края на XIXв. към днешна дата има тенденция към повишаване на средната температура на атмосферата (фиг. 6.6); през последните 50 години тя се е повишила с около 0,7°C. Това никак не е малко, като се има предвид, че в случая брутното увеличение на вътрешната енергия на атмосферата е много голямо – около 3000 EJ. Тя не е свързана с увеличаване на слънчевата константа и зависи само от свойствата на самата атмосфера. Основният фактор е намаляването на спектралната прозрачност на атмосферата за дълговълнова обратна радиация от земната повърхност, т.е. печалба парников ефект.Парниковият ефект се създава от повишаване на концентрацията на редица газове - CO 2 , CO, CH 4 , NO x , CFC и др., т.н. парникови газове.Според данните, обобщени наскоро от Международната група по изменение на климата (IPCC), има доста висока положителна корелация между концентрациите на парникови газове и отклоненията в глобалната атмосферна температура. В момента значителна част от емисиите на парникови газове са с антропогенен произход. Динамиката на техните средни концентрации през последните 200 години е показана на фиг. 6.7.

Тенденции глобално затоплянесе отдава голямо значение. Въпросът дали ще стане или не вече не си струва. Според експерти от Световната метеорологична служба при сегашното ниво на емисиите на парникови газове средната глобална температура през следващия век ще се повишава с 0,25 °C на 10 години. Нарастването му до края на 21 век, според различни сценарии (в зависимост от приемането на определени мерки), може да варира от 1,5 до 4°C. В северните и средните ширини затоплянето ще се отрази повече, отколкото на екватора. Изглежда, че такова повишаване на температурата не трябва да предизвиква много безпокойство. Освен това възможното затопляне в страни със студен климат, като Русия, изглежда почти желателно. Всъщност последиците от изменението на климата могат да бъдат катастрофални. Глобалното затопляне ще доведе до значително преразпределение на валежите на планетата. Нивото на Световния океан поради топенето на ледовете може да се повиши до 2050 г. с 30 - 40 см, а до края на века - от 60 до 100 см. Това ще създаде заплаха от наводнение на значителни крайбрежни зони.

Ориз. 6.7. Промени в концентрациите на парникови газове от началото на индустриалната революция до днес

CFC-11 - фреони, хлорфлуорвъглеводороди

За територията на Русия общата тенденция на изменение на климата се характеризира със слабо затопляне, средната годишна температура на въздуха от 1891 до 1994 г. повишена с 0,56°C. За периода на инструменталните наблюдения най-топли са последните 15 години, а най-топла се оказва 1999 г. През последните три десетилетия се забелязва и тенденция към намаляване на валежите. Една от тревожните последици от изменението на климата за Русия може да бъде унищожаването на замръзналите почви. Повишаването на температурата в зоната на вечната замръзналост с 2-3 ° ще доведе до промяна в носещите свойства на почвите, което ще застраши различни структури и комуникации. В допълнение, запасите от CO 2 и метан, съдържащи се във вечната замръзналост от размразените почви, ще започнат да навлизат в атмосферата, влошавайки парниковия ефект.

Наред с подобни прогнози съществуват известни съмнения за изцяло техногенната причина за изменението на климата. Те се основават по-специално на факта, че промяната в глобалната температура през индустриалната ера все още не надхвърля обхвата на естествените хронични температурни колебания в миналото, докато емисиите на парникови газове далеч надхвърлят естествените промени.

Научно-техническият прогрес, обусловен от множество социално-икономически, научно-технически и други фактори, доведе до значително увеличаване на използването на природните ресурси. В същото време се увеличиха и емисиите на замърсители. В същото време най-опасният е фактът, че в процеса на производствена дейност започват да се произвеждат такива вещества, които самата природа не е произвеждала преди това. Тези замърсители, попадайки в околната среда, не се преработват дълги години поради естествения цикъл, натрупват се в почвата, водата и въздуха и представляват сериозна заплаха за флората и фауната, включително здравето на хората.

Екологичното натоварване върху околната среда се увеличи особено рязко през последния век. През 20 век населението се е увеличило от 1,5 на 6 милиарда души. В същото време се наблюдава значително увеличение на потреблението на природни ресурси.

Така например, ако до 1900 г. човечеството е използвало до 150 mrd. тона и естествени природни ресурси, след 70 години тази стойност възлиза на 250 милиарда. тона, а в края на 20 век надхвърля 450 милиарда. тона.

Производството на електроенергия през последния век се е увеличило повече от 1000 пъти и тъй като около 80% от електроенергията се генерира в топлоелектрически централи, добивът на горивни ресурси също се е увеличил съответно.

С разрастването на промишлеността и процеса на урбанизация, хиляди квадратни километри годишно се губят от селскостопанския цикъл. В същото време се изисква получаването на по-високи добиви от земеделска продукция от по-малки площи, което не може да не доведе до сериозно изчерпване на земеделските земи.

Горното е засегнало толкова сериозно баланса на веществата в природата, че в някои региони вече сериозно може да се говори за екологична катастрофа. Следователно, за да се предотврати екологична катастрофа в глобален мащаб, човечеството, наред с потреблението на природни ресурси, трябва да насочи максимални усилия към опазване и възстановяване на околната среда.

Замърсяването на околната среда е процес на нежелана загуба на естествени суровини, енергия, труд и средства, превръщането на суровини и оборудване в безвъзвратно изгубени отпадъци и тяхното разпръскване в биосферата.

Замърсяването е следствие от необратимо унищожаване както на отделни компоненти на екосистемата, така и на биосферата като цяло.

В резултат на замърсяването се наблюдава намаляване на почвеното плодородие, намаляване на продуктивността на водните тела, влошаване химическо състояниевъздушна среда. Това до голяма степен засяга моралното състояние на човека и неговото здраве.

Ето защо опазването на околната среда от замърсяване е една от основните задачи в проблема за рационалното управление на природата.

Основните източници на промишлено замърсяване на околната среда са транспортът и промишлените съоръжения, но не малка роля играят електроцентралите, общинските служби на градовете и до известна степен селското стопанство.

Транспортът е най-големият замърсител на околната среда. По време на работа на двигателя отработените газове се отделят директно в атмосферата.

С тези газове такива вредни съединения като въглероден оксид, оксиди и диоксиди на сяра и азот, тежки въглеводороди, тежки метали, сажди и прах с маслена емулсия навлизат във въздушната среда.

Въглеродният оксид в концентрация около 200 mg/m3 предизвиква първите признаци на отравяне. Той засяга нервната система, причинявайки задушаване.

Серният диоксид в концентрация 20-30 mg / m3 има забележим ефект върху лигавицата на окото и дихателните пътища.

Серните оксиди при контакт с вода образуват сярна киселина, която пада на земята под формата на киселинен дъжд. Опасно е за растителността и на първо място за иглолистните дървета, което ги води до смърт. Серните оксиди ускоряват корозията на металите.

Азотните оксиди и диоксиди във влажен въздух образуват азотна киселина, която, падайки на земята под формата на дъжд, засяга земното покритие и се отлага в селскостопанските продукти под формата на нитрати. Особено опасни са съединенията на азотните оксиди с тежките въглеводороди. Човешкото отравяне започва с кашлица. Получените киселини могат да доведат до белодробен оток.

Въглеводородите и преди всичко тежките, като бензопирен, сажди и катрани, имат канцерогенни свойства, причинявайки рак.

Леките въглеводороди под формата на пари от бензин и дизелово гориво в малки дози имат наркотични свойства, но при продължителна експозиция човек изпитва главоболие, световъртеж и неприятно усещане в гърлото.

Оловните съединения влияят върху съдържанието на хемоглобин в кръвта, водят до заболявания на дихателните пътища и пикочните органи.

Финият прах с размер на частиците от 0,1 до 1 mm лесно прониква в белите дробове на човека. Особено опасни са мазните мъгли и прахът от промишлени източници, които могат да адсорбират флуорни съединения, хлор и други силно токсични вредни вещества.

По време на техническата експлоатация и ремонта на превозните средства почвата се замърсява в резултат на изтичане или изтичане на работни течности и масла. Тези вредни течности с дъждове при топене на снега или с вода за напояване навлизат в резервоарите.

Годишно в Световния океан навлизат до 10 000 000 тона нефт и нефтопродукти, от които промишлените предприятия и транспортът представляват до 40%.

Наличието на маслен или маслен филм върху водните повърхности нарушава газообмена между въздуха и водата, което води до намаляване на концентрацията на кислород във водата и в резултат на това влошаване на състоянието на флората и фауната, смъртта на риби и птици.

Замърсяването на природата става и от транспортните предприятия и като цяло от цялата транспортна инфраструктура. В районите на големи железопътни гари и автомобилни паркове повърхността на земята също е замърсена с различни механични примеси. Те включват пепел, шлака, Строителни материали, прах от метал, пластмаса и дървесни влакна. Териториите на транспортните съоръжения често са затрупани с битови отпадъци и промишлени отпадъци. Те могат да съдържат и най-опасните и вредни вещества, като олово, кадмий и живак. Земята в района на жп гарите е наситена с различни пестициди, креозот и петролни продукти, което превръща прилежащите към гарите райони в зони на екологично бедствие.

Ролята на промишлените предприятия в областта на замърсяването на биосферата е не по-малко значима, но за разлика от транспорта стационарните източници на вредни вещества са по-лесни за контрол.

Работата на всяко индустриално предприятие постоянно изисква природни ресурси под формата на суровини и горива, електричество, чиста вода, кислород.

В резултат на производствените процеси, наред с основните продукти, предприятията генерират значителни загуби на материали, отпадъци от суровини и продукти, както и замърсени отпадъчни води, емисии във въздуха и енергийни замърсители.

Най-големите промишлени замърсители на околната среда са предприятия от металургичния, химическия и нефтопреработвателния профил.

Така, по-специално, при топенето на 1 тон метал в атмосферата се отделят до 1000 m3 горен газ, съдържащ CO, SO2, NOx, маслени пари, SiO2, CaO, Al2O3, MgO, FenOn и C.

Приблизително същият състав на вредни газове се отделя при електродъгово заваряване.

В цеховете на машиностроителните заводи се отделя прах, съдържащ киселинни и маслени аерозоли, въглеродни и серни оксиди, амоняк и пари от циановодород. Концентрацията на прах във въздуха в отделни райони достига 7 g/m3 въздух, а средното киселинно съдържание е 2,5 g/m3.

По отношение на тон продукти, емисиите на прах са 200 g/t, докато финият прах е до 80%.

При обработката на дърво, пластмаса, графит и други неметални материали, на базата на една машина, се отделят средно до 1000 g прах на час.

В заваръчните цехове на 1 kg електроди се образуват до 40 g прах, 2 g флуороводород, 1,5 g оксиди C и N.

В бояджийските цехове във въздуха на помещенията навлизат пари от разтворители и аерозоли от бои, чиято обща концентрация достига 400 mg/m3.

Тъй като в района на предприятието се появяват емисии на вредни вещества, в прилежащата територия се образува значително замърсяване на околната среда.

На територията на предприятията се генерират отпадъчни води, които могат да бъдат разделени на три групи:

битови отпадъчни води, които се образуват при работа на душове, столове, тоалетни и перални в предприятията. Тази вода се изпраща в пречиствателни станции.

повърхностна канализация, която се образува в резултат на измиване на територията от дъжд, стопена вода и вода за напояване. Основните примеси в него са твърди частици от всякакъв произход, петролни продукти, химически съединения и др.

промишлени води, които се използват в технологични цикли.

Като цяло за предприятията обемът на пречистената вода е приблизително 10%. Следователно на предприятията се дава стойността на максимално допустимото изпускане на вредни съединения и се установява повишено заплащане както за прекомерно изпускане на замърсена вода, така и за увеличено използване на чиста вода от водоснабдителната система на града.

Емисиите в атмосферата и изхвърлянето на замърсени води от промишлени предприятия и транспорт оказват значително влияние върху състоянието на съседните предприятия и главните пътища.

Замърсяването на почвата с тежки метали в комбинация със замърсяване със сяра води до образуването на технологични пустини. Най-чувствителни към такова замърсяване са видовете от иглолистните гори бреза, дъб и бук. При съдържание на 2-3 г олово в 1 кг почва почвата некротизира. В същото време в районите на големи магистрали и жп гари съдържанието на олово в почвата достига 10-15 g на 1 kg.

При извозването на отпадъците на необорудвани сметища съществува реална заплаха от замърсяване на повърхностните и подпочвените води. Подземните води, в резултат на взаимодействие със замърсената почва, стават кисели и носят със себе си съединения на различни вредни вещества.

Изграждането на транспортна инфраструктура и промишлени съоръжения налага отнемането на значителни площи. В тази зона естествените водни потоци са нарушени, характерът на почвения слой се променя и естественият баланс е нарушен.

В допълнение към горното, транспортните и промишлени предприятия също създават енергийно замърсяване на околната среда, което включва прекомерно генериране на топлина, шум, вибрации, електромагнитни вълни и йонизиращо лъчение.

Повишените топлинни емисии водят до повишено изпарение на влагата, образуване на мъгла и намаляване на броя на слънчевите дни. В резултат на това се наблюдава повишаване на средната годишна температура в земната атмосфера. През последните 50 години тя вече се е увеличила с 1,3 ˚С. Това в крайна сметка се отразява на засиленото топене на ледниците и полярния лед, което влияе върху повишаването на нивото на световния океан. Анализът на топлинните емисии показва, че има райони в индустриалните градове, където топлоотдаването варира от 10 до 200 W/m2. В тези райони се образуват устойчиви пространствени топлинни острови, в които температурата на въздуха е с 1-1,5 ˚С по-висока от равновесната естествена температура на въздуха средно в града. В тези райони е най-вероятно да има мъгла, облачност и крайградски валежи. И тъй като съдържанието на серни и азотни оксиди се увеличава във влажен въздух, киселинният дъжд също е вероятен. Те намаляват плодородието на почвата, увреждат човешкото здраве, разрушават металните конструкции поради бърза корозия и влияят неблагоприятно на флората и фауната.

Потокът от топлина във водните тела води до повишаване на тяхната температура, намаляване на концентрацията на кислород, въглероден диоксид и азот във водата, което от своя страна влияе неблагоприятно върху водната флора и фауна.

Шумът в околната среда се създава от единични или комплексни източници, които включват транспорт, техническо оборудване на промишлени предприятия и др.

Сега шумът в градовете често надвишава нормата с 10-25 dB, което засяга човешката нервна система, води до умора, загуба на сън и, с повишени нива на шум в някои производствени процеси, до ранна глухота.

Вибрацията възниква в резултат на работата на техническо оборудване за въздействие, движението на тежкотоварни превозни средства и работата на оборудване с голяма мощност. Вибрациите се разпространяват през земята и засягат основите на сградите, причинявайки тяхното утаяване и срутване, което води до образуване на свлачища. Ефектът от вибрациите е особено забележим при влажни почви и пясък.

Вибрацията предизвиква раздразнение у човек, намалява работоспособността му и при постоянно ежедневно излагане води до сериозни заболявания. В зависимост от източника и състоянието на почвата, вибрацията може да се разпространи от 50 до 200 m.

Електромагнитни полета от антропогенни източници възникват в радиотехнически, телевизионни и локални съоръжения, в електротермични магазини, микровълнови инсталации, както и в подстанции с високо напрежение и по линии с високо напрежение. Зоната на въздействие на електромагнитните вълни достига до 100-150 m.

Електромагнитните полета влияят на човешката нервна система, причинявайки главоболие, умора, влошаване на паметта и нарушения на съня.

От времето на научно-техническата революция човечеството бързо унищожава природата и нейните ресурси, като все по-малко мисли за трудностите им да бъдат заменени.

Ядрената енергия, развитието на металургията и химическата промишленост - активната човешка дейност оставя отпечатък върху всички елементи на околната среда: флора, фауна, въздух, почва, вода.

Обилното разхищаване на природни ресурси подтикна учените да разгледат проблемите на околната среда, да идентифицират ключови замърсители и методи за борба с тях.

Основните отровители на природата в момента са съединения, които произвеждат промишлени и енергийни съоръжения, електромагнитни и радиоактивни лъчения, битови отпадъци, нефтопродукти и други вредни вещества. Количество замърсяване

Има първични и вторични замърсявания: при първичните вредните вещества се образуват директно в хода на естествени или антропогенни процеси, а при вторичните - в околната среда от първични. В повечето случаи вторичните замърсители са по-токсични от първичните.

Методи на въздействие

Механизмът на действие на замърсителя е различен: някои вещества са дразнещи, които променят нивото на киселинност на лигавицата или дразнят нервните окончания; други - променят съотношението на редокс реакциите в тялото; трети заместват химичните елементи и съединения в клетките; четвърто - повлияват електромагнитните и механичните колебателни процеси в организма.

Категории

Класификацията на техногенните замърсители се извършва в следните категории:

1. Произход(механични, биологични, физични, химични, енергийни и материални).
2. Продължителност на действие(средна устойчивост, полуустойчиви, нестабилни и стабилни).
3. Влияние(непряко и пряко).
4. Характер(случаен, съпътстващ, умишлен).
5. Степен на опасност(ниво на токсичност).
6. Разпространение(локални, регионални, глобални, космически).

Произход

По произход се разграничават следните видове:

И най-често срещаното е механичното замърсяване на околната среда, тъй като всеки жител на планетата се сблъсква с това всеки ден. Основната част от механичните отпадъци е пластмаса, която практически не се разлага, така че природата, въпреки наличието в нея защитни механизми, не е в състояние сам да се справи с механични отломки. Той е пряко свързан и с непрекъснатия процес на изграждане на нови сгради навсякъде от човека. Всички видове сметища, където твърдите битови отпадъци се съхраняват в големи количества, са места на екологични бедствия.

Химически като най-разпространен

Химическото замърсяване редовно атакува всички части на биосферата, тъй като броят на ежедневните изпускания на химически реагенти се изчислява в тонове. Той засяга баланса на микроелементите, обеднява микрофлората, намалява продуктивността на елементите на екосистемата и като цяло нарушава нейния баланс.

Специален контрол изисква такива химични елементи като тежки метали (те включват кадмий, арсен, живак и олово), разпространението на които се улеснява от металургични заводи, фабрики, промишлени складове и предприятия, чиято дейност е свързана с търсенето на минерали.

Не последната роля в химическото замърсяване играят пестицидите, които се използват за защита на растенията от вредители и контрол на векторите на болести. Техногенното замърсяване на почвата е вид, който е съзнателно въведен в природата от човека. Пестицидите могат да повлияят на централната нервна система, да провокират алергични реакции, да причинят ракови тумори и дори да променят генетичен код.
Мутиращите вредители, които първоначално са били насочени към пестицидите, провокират хората да изхвърлят химикали в още по-големи количества.

Отделянето на химикали засяга не само почвата, флората и фауната. Техногенното замърсяване на атмосферата се характеризира с изобилие от серен газ, което води до киселинни дъждове, които заразяват и унищожават чисти водоеми и гори. Последствията от използването на аерозолни опаковки могат дори да доведат до унищожаване на озоновия слой на планетата, който предпазва всички нейни жители от ултравиолетова радиация.

Екологична ситуация в Русия

Екологичната обстановка у нас е напрегната. Липсата на финансиране и общата политика на ненамеса по отношение на чистотата на околната среда само допринасят за влошаване на ситуацията.

Промишлените емисии намаляват устойчивостта на замръзване на растенията, което засяга селско стопанство. Северните райони на Русия с характерния си влажен и облачен климат, съчетан с наличието на токсични вещества в атмосферата, застрашават изчезването на растенията и образуването на пустеещи земи.

Има редица природни фактори, които също не допринасят за прочистването на биосферата: почвата има способността да се натрупва, влизайки в нея с отпадъци и радиоактивни утайки след ядрени опити. Поради това радиоактивните вещества се включват в хранителната верига и засягат живите организми.

Създадените от човека източници на радиоактивно лъчение се използват от медицинските заведения рентгенови лъчи, строителни материали с повишени нива на радиация: гранит, трошен камък, пемза и, колкото и да е странно, домакински уреди, които използват радий, като часовници със светлинен циферблат.

В ситуация на недостиг прясна водаПроблемът със самопречистването на замърсените водоеми е особено остър: при изхвърляне на вредни вещества се появяват различни суспензии и разтвори.

Органичните вещества се окисляват и отделят топлина, образуват се въглероден диоксид и вода - така резервоарът се изчиства от органични вещества, но съдържанието на кислород в него бързо пада. Когато се изразходва напълно, анаеробните организми започват да се размножават, докато всички аеробни организми умират. Самопречистването в същото време спира, започва разлагането на органични вещества и е свързано с образуването на токсични вещества (амоняк, метан и сероводород). Така резервоарът става "мъртъв".

Начини за борба

За да се борим с глобалното замърсяване на околната среда, употребата на токсични пестициди трябва да бъде сведена до минимум. Нискоотпадъчното и в идеалния случай безотпадъчно производство също ще бъде ефективно.

Създаването на производство ще намали повторното възникване на неразрешени емисии на вредни вещества.

Необходим е детайлен мониторинг на ситуацията на всички нива – има стандарти за емисии, които никога не трябва да се превишават.

Но най-важното: трябва да настъпи промяна в съзнанието на човек, който трябва да се научи да се грижи за всичко, чиято чистота е ключът към собствения му живот.