Техногенные загрязнения окружающей среды и методы борьбы с ними. Старт в науке

Введение…………………………………………………………………………3

Загрязнение водного бассейна и контроль за состоянием гидросферы……5

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

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

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

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

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

Введение

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

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

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

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

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

Загрязнение водного бассейна и контроль за состоянием гидросферы

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

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

1. Загрязнение окружающей среды

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

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

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

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

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

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

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

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

2. Последствия загрязнения гидросферы .

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

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

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

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

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

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

Этапы очистки.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Заключение.

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

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

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

Литература

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

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

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

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

Научно-технический прогресс, определяющийся множеством социально-экономических, научно-технических и других факторов, привел к значительному увеличению в использовании природных ресурсов. Одновременно увеличились и выбросы загрязняющих веществ. При этом наиболее опасным является тот факт, что в процессе производственной деятельности стали вырабатываться такие вещества, которые самой природой ранее не вырабатывались. Эти загрязнители, поступая в окружающую среду, долгие годы не перерабатываются за счет естественного круговорота, накапливаются в почве, воде и воздухе и представляют серьезную угрозу для растительного и животного мира, в том числе и для здоровья человека.

Экологическая нагрузка на окружающую среду особенно резко возросла за последнее столетие. В 20 веке численность населения увеличилась с 1,5 до 6 млрд. человек. Одновременно произошло и значительное увеличение потребления природных ресурсов.

Так, например, если до 1900 г. человечеством было использовано до 150 мрд. тонн и натуральных природных ресурсов, через 70 лет эта величина составила 250 мрд. тонн, а в конце 20 столетия превысила 450 мрд. тонн.

Производство электроэнергии за последнее столетие увеличилось более, чем в 1000 раз, а так как около 80% электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, то соответственно возросла и добыча топливных ресурсов.

С ростом промышленности и процессом урбанизации тысячи квадратных километров ежегодно теряются из сельскохозяйственного круговорота. В то же время с меньших площадей требуется получать повышенные урожаи сельскохозяйственной продукции, что не может не привести к серьезному истощению сельскохозяйственных угодий.

Указанное выше настолько серьезно повлияло на баланс веществ в природе, что в отдельных регионах уже всерьез можно говорить об экологической катастрофе. Поэтому, чтобы не произошла экологическая катастрофа в глобальном масштабе, человечество наряду с потреблением природных ресурсов должно направлять максимальные усилия на защиту и восстановление окружающей среды.

Загрязнение окружающей среды – это процесс нежелательных потерь природного сырья, энергии, труда и средств, превращение сырья и оборудования в безвозвратно потерянные отходы, рассеивание их в биосфере.

Загрязнение – это следствие необратимых разрушений, как отдельных компонентов экосистемы, так и биосферы в целом.

В результате загрязнения происходит снижение плодородия почвы, снижение продуктивности водоемов, ухудшение химического состояния воздушной среды. Оно в значительной степени отражается и на моральном состоянии человека и его здоровье.

Поэтому защита окружающей среды от загрязнений является одной из основных задач в проблеме рационального природопользования.

К основным источникам промышленного загрязнения окружающей среды можно отнести транспорт и промышленные установки, но не малую роль играют энергетические установки, коммунально-бытовое хозяйство городов и в определенной степени сельское хозяйство.

Транспорт является самым крупным загрязнителем окружающей среды. В процессе работы двигателя отработавшие газы выбрасываются непосредственно в атмосферу.

С этими газами в воздушную среду поступают такие вредные соединения как угарный газ, оксиды и диоксиды серы и азота, тяжелые углеводороды, тяжелые металлы, сажа и пыль с масляной эмульсией.

Угарный газ при концентрации около 200 мг/м3 вызывает первые признаки отравления. Он воздействует на нервную систему, вызывая удушение.

Диоксид серы при концентрации 20-30 мг/м3 оказывает заметное влияние на слизистую оболочку глаза и дыхательные пути.

Оксиды серы при контакте с водой образуют сернистую кислоту, которая выпадает на землю в виде кислотных дождей. Она опасна для растительности и, в первую очередь, для хвойных пород, приводя их к гибели. Оксиды серы ускоряют коррозию металлов.

Оксиды и диоксиды азота во влажном воздухе образуют азотную кислоту, которая, выпадая на землю в виде дождя, влияет на земельный покров и осаждается в сельскохозяйственной продукции в виде нитратов. Особенно опасны соединения оксидов азота с тяжелыми углеводородами. Отравление человека начинается с кашля. Образующиеся кислоты могут привести к отеку легких.

Углеводороды и, в первую очередь, тяжелые, как- то бензопирен, сажистые соединения и гудроны обладают канцерогенными свойствами, вызывая раковые заболевания.

Легкие углеводороды в виде паров бензина и дизельного топлива в малых дозах обладают наркотическими свойствами, но при длительном воздействии человек ощущает головную боль, головокружение, неприятное ощущение в горле.

Соединения свинца влияют на содержание гемаглобина в крови, приводят к заболеванию дыхательных путей и мочеполовых органов.

Тонкодисперсная пыль с размерами частиц от 0,1 до 1 мм легко проникает в легкие человека. Особенно опасны маслянистые туманы и пыль производственных источников, которая может адсорбировать фтористые соединения, хлор и другие высокотоксичные вредные вещества.

В процессе технической эксплуатации и ремонта транспортных средств в результате стока или слива рабочих жидкостей и масел происходит загрязнение почвы. Эти вредные жидкости с дождями при таянии снега или с поливочной водой поступают в водоемы.

Ежегодно в мировой океан поступает до 10000000 тонн нефти и нефтепродуктов, из которых на долю промпредприятий и транспорта приходится до 40%.

Наличие на поверхностях воды нефтяной или масляной пленки ухудшает газообмен между воздухом и водой, что приводит к снижению концентрации кислорода в воде и, как следствие, ухудшению состояния флоры и фауны, гибели рыб и птиц.

Загрязнение природы происходит также и от предприятий транспорта и в целом от всей транспортной инфраструктуры. В районах крупных железнодорожных станций и автохозяйств загрязнение поверхности земли осуществляется и различными механическими примесями. К ним можно отнести золу, шлак, строительные материалы, металлическую, пластмассовую и древесно-волокнистую пыль. Территории транспортных хозяйств часто захламляются бытовым мусором и производственными отходами. В них могут находится и наиболее опасные и вредные вещества, такие как свинец, кадмий, ртуть. Земля в районе железнодорожных станций пропитана различными ядохимикатами, креозотом и нефтепродуктами, что превращает районы, прилегающие к станциям, в зоны экологического бедствия.

Роль промышленных предприятий в деле загрязнения биосферы не менее существенна, но, в отличие от транспорта, стационарные источники выброса вредных веществ легче контролировать.

Для работы любого промышленного предприятия постоянно требуются природные ресурсы в виде сырья и топлива, электроэнергия, чистая вода, кислород.

В результате производственных процессов, наряду с основной продукцией, на предприятиях образуются существенные потери материалов, отходы сырья и продукции, а также сточные загрязненные воды, выбросы в атмосферу и энергетические загрязнители.

Наиболее крупными промышленными загрязнителями окружающей среды являются предприятия металлургического, химического и нефтеперерабатывающего профиля.

Так, в частности, при плавке 1 тонны металла, в атмосферу выбрасывается до 1000 м3 колошникового газа, содержащего СО, SO2, NOx, пары масел, SiO2, CaO, Al2O3, MgO, FenOn и C.

Примерно такой же состав вредных газов выделяется и при электродуговой сварке.

В цехах машиностроительных заводов выделяется пыль, содержащая кислотные и масляные аэрозоли, оксиды углерода и серы, пары аммиака и цианистого водорода. Концентрация пыли в воздухе по отдельным участкам доходит до 7 г/м3 воздуха, а среднее содержание кислот составляет 2,5 г/м3.

В пересчете на тонну продукции выброс пыли составляет 200 г/т, при этом на долю мелкодисперсной приходится до 80%.

При обработке дерева, пластика, графита и других не металлических материалов, в пересчете на один станок, в среднем выделяется до 1000 г пыли в час.

В сварочных цехах в пересчете на 1 кг электродов образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1,5 г оксидов C и N.

В окрасочных цехах в воздух помещений поступают пары растворителей и окрасочных аэрозолей, общая концентрация которых доходит до 400 мг/м3.

Так как выбросы вредных веществ происходят в районе расположения предприятия, то на прилегающей территории образуются значительные загрязнения окружающей среды.

На территориях предприятий образуются сточные воды, которые можно разделить на три группы:

бытовые сточные воды, которые образуются при эксплуатации на предприятиях душевых, столовых, туалетов и прачечных. Эта вода отправляется на станции очистки.

поверхностные сточные воды, которые образуются в результате смыва территории дождями, талыми водами и поливочной водой. Основными примесями в ней являются твердые частицы любого происхождения, нефтепродукты, химические соединения и пр.

производственные воды, которые используются в технологических циклах.

В целом, по предприятиям, объем очищаемой воды составляет примерно 10%. Поэтому предприятиям задается величина предельно допустимого сброса вредных соединений и устанавливается повышенная оплата как за сверхнормативный сброс загрязненной воды, так и за повышенное использование чистой воды из системы водоснабжения города.

Выбросы в атмосферу и сброс загрязненной воды от промышленных предприятий и транспорта в значительной степени влияют на состояние прилегающих к территориям предприятий и магистральных дорог земельных угодий.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами в совокупности с сернистыми загрязнениями приводит к образованию технологических пустынь. Наиболее чувствительны к таким загрязнениям породы хвойных лесов, березы, дуба, бука. При содержании в 1 кг почвы 2-3 г свинца приводит почву к омертвлению. В то же время в районах крупных автомобильных дорог и железнодорожных станций содержание в почве свинца достигает 10-15 г на 1 кг.

При вывозе отходов на необорудованные свалки возникает реальная угроза загрязнения поверхности и грунтовых вод. Грунтовые воды, в результате взаимодействия с загрязненной почвой, закисляются и несут с собой соединения различных, вредных веществ.

Под строительство транспортной инфраструктуры и промышленных объектов требуется изъятие значительных земельных площадей. На этой территории нарушаются естественные стоки воды, меняется характер почвенного слоя и нарушается естественное природное равновесие.

Помимо перечисленного, транспорт и промпредприятия создают и энергетическое загрязнение окружающей среды, к которым относятся избыточное тепловыделение, шум, вибрация, электромагнитные волны и ионизирующее излучение.

Повышенные тепловые выбросы приводят к повышенному испарению влаги, образованию туманов, снижению числа солнечных дней. В результате этого происходит повышение среднегодовой температуры в атмосфере земли. За последние 50 лет она уже повысилась на 1,3 ˚С. Это, в конечном итоге, сказывается на усиленном таянии ледников и полярных льдов, что сказывается на повышении уровня мирового океана. Анализ выбросов теплоты показывает, что в промышленных городах имеются районы, где тепловыделения составляют от 10 до 200 Вт/м2. В этих районах образуются устойчивые пространственные острова теплоты, в которых температура воздуха на 1-1,5 ˚С превосходит равновесную естественную температуру воздуха в среднем по городу. В этих зонах наиболее вероятны выпадения туманов, облачности и выпадения пригородных осадков. А так как во влажном воздухе увеличивается содержание оксидов серы и азота, то вероятны и выпадения кислотных дождей. Они снижают плодородие почвы, ухудшают здоровье людей, разрушают металлические конструкции за счет быстрой коррозии и отрицательно воздействуют на растительный и животный мир.

Поступление теплоты в водоемы приводит к повышению их температуры, снижению в воде концентрации кислорода, углекислого газа и азота, что в свою очередь отрицательно сказывается на водной флоре и фауне.

Шум в окружающей среде создается одиночными или комплексными источниками, к которым относятся транспорт, техническое оборудование промпредприятий и др.

Шум в городах в настоящее время часто превышает нормы на 10-25 дБ, что влияет на нервную систему человека, приводит к быстрой утомляемости, потере сна, а при повышенных уровнях шума в некоторых производственных процессах – к ранней глухоте.

Вибрация возникает в результате работы технического оборудования ударного действия, перемещения тяжелых транспортных средств и работы крупного энергетического оборудования. Вибрация распространяется через грунт и влияет на фундаменты зданий, вызывая их осадку и разрушение, приводит к образованию оползней. Особенно заметно влияние вибрации во влажных грунтах и в песке.

Вибрация вызывает раздражение у человека, снижает его работоспособность, а при постоянном каждодневном воздействии ведет к серьезным заболеваниям. В зависимости от источника и состояния грунта вибрация может распространяться от 50 до 200 м.

Электромагнитные поля от антропогенных источников возникает на радиотехнических, телевизионных и локационных объектах, в электротермических цехах, установках СВЧ, а также на высоковольтных подстанциях и вдоль линий высокого напряжения. Зона влияния электромагнитных волн достигает до 100-150 м.

Электромагнитные поля влияют на нервную систему человека, вызывая головные боли, повышенную утомляемость, ухудшение памяти и нарушение сна.

Техногенное загрязнение почв и способы его предотвращения .

Проблема загрязнения почв была всегда актуальна, ведь наш век развитых технологий в атмосферу, и впоследствии в почву попадает много вредных веществ . Они нарушают, уничто-жают все полезное в почве. Долг людей сохранить почву.

Цель : Изучить техногенное загрязнение почв Пермского края и способы его предотвращения.

Задачи :

Проанализировать экологическое состояние почв Пермского края

Выявить источники загрязнения

Установить последействие техногенного загрязнения почв

Предложить способы защиты почвы от загрязнения.

Население Земли составляет сегодня 7 млрд. человек. На каждого жителя приходится по 3 га земельных ресурсов и всего по 0,25 га пахотных угодий. Резервы пахотных земель иссякают, освоение новых земель сдерживается неблагоприятными природными условиями. К 2050 году по прогнозам учёных население Земли составит около 12,5 миллиардов человек. Следовательно, необходимо увеличить выпуск продуктов в 2-3 раза. В последние годы увеличение производства продуктов питания обеспечивается на 90% в результате повышения урожайности с/х культур и лишь на 10 % в результате расширения посевных площадей. Экологическая безопасность на сегодняшний день – один из приоритетов при производстве сельскохозяйственной продукции. Человечество получает из почвы 95 % всех продуктов питания, поэтому забота о сохранении почвенного плодородия, «здоровья» почвы является важнейшей задачей аграрной науки и сельхозтоваропроизводителей. Являясь важнейшей жизнеобеспечивающей сферой, почва постоянно испытывает различные воздействия, обусловленные человеческой деятельности. Сегодня около 15% территории России относятся к зонам экологического неблагополучия. Площадь Пермского края составляет 160236,5 км 2 , население в 2007 года – 2,90 млн. человек. Пермский край занимает 14 место в России и 4 на Урале по объёму промышленного производства. Выброс загрязняющих веществ в атмосферу по краю в целом составляют 735 тыс. т/год, из них 613 тыс. т/год – из стационарных источниках, 122 тыс. т/год – от автотранспортных средств. Такие города, как Березники, Пермь и Соликамск, входят в список городов с максимальными концентрациями загрязняющих веществ в атмосферном воздухе , превышающими в 10 раз ПДК (по данным ГОСКОМ экологии России). Наиболее высоким уровнем токсичных выбросов характеризуется г. Чусовой, Лысьва, Березники, Краснокамск, Губаха. Масса загрязняющих веществ, поступивших в атмосферу г. Пермь в 2000 году от промышленных предприятий составила 46777,5 тонн. Существует четыре основных источника загрязнения:

1) Промышленность – Наибольшее количество загрязняющих веществ от промышленных источников выбрасывается в воздух на территории Индустриального района, далее в порядке убывания – Орджоникидзевский, Свердловский, Кировский, Дзержинский и Ленинский..

2) Автомобильный транспорт также влияет на загрязнения атмосферного воздуха Перми (всего 181553 единицы автотранспорта в г. Перми, из них 121280 – личные автомобили). Состав выбросов от автотранспорта включает в себя также основные загрязняющие вещества: оксид углерода, углеводорода, оксид азота, сернистый ангидрид, сажа и др. В общем загрязнении атмосферы г. Перми доля выбросов этих веществ автотранспортом составляет: оксид углерода – 80%, оксид азота – 10%, сажи – 9%.

3) Сельское хозяйство загрязняет почву – тяжелыми металлами и другими токсинами. Всем известно, что удобрения – это , но удобрения содержат в своем составе примеси тяжелых элементов и тоже являются источниками загрязнения почвы. Среди традиционных удобрений наибольшими загрязнителями являются фосфорные удобрения.

4) Бытовые отходы . Городские свалки промышленного и бытового мусора занимают большие площади. В составе мусора могут оказаться ядовитые вещества, такие, как ртуть или другие тяжелые металлы, химические соединения, которые растворяются и попадают в почву, водоемы, грунтовые воды. Могут попасть в мусор и приборы , содержащие радиоактивные вещества. Количество накапливающегося мусора постоянно растет. Сейчас его на каждого горожанина приходится от 150 до 600 кг в год.

Загрязнения почвы промышленными отходами и интенсивное применение средств химизации создает опасность получения растениеводческой продукции с повышенным содержанием тяжелых металлов. Поступая в почву в результате техногенного загрязнения, тяжелые металлы в больших количествах в первую очередь влияют на биологические свойства почвы (приводят к снижению числа и видов микроорганизмов), а также на химические и физические её свойства, разрушая, таким образом, её плодородие в целом. Из почвы тяжелые металлы поступают в растения, нарушая в них обмен веществ. Все это в итоге снижает уровень продуктивности. Таблица1

Снижение урожайности с/х культур в зависимости от расстояния загрязнителей, %

Культура	Расстояние, км
	2 – 3	5
Пшеница	18 – 19	9 – 10
Рожь	15	7,6
Ячмень	24,4	12,2
Овес	31,1	15,5
Картофель	35 – 47	18 – 24
Клевер	33,1	16,6

В Пермском крае преобладают почвы подзолистого и дерново-подзолистого типа (около 70 %), которые характеризуются не высоким плодородием и имеют низкий уровень устойчивости к техногенному загрязнению.

1.Важнейшим способом защиты почв и с/х продукции от техногенного загрязнения является известкование. Известкование не только повышает плодородие почв и урожайность культур, но и снижает подвижность тяжелых металлов и способствует их закреплению в почве в виде прочных комплексов. Тяжелые металлы становятся малодоступными для растений.

2.Для поддержания способности почвы к самоочищению необходимо постоянное поступление свежего органического вещества. Это могут быть традиционные органические удобрения (навоз) и такие как торф, осадок сточных вод, солома и д.р. Органические удобрения снижают подвижность тяжелых металлов за счет связывания их в прочные комплексы с органическим веществом. Для реального снижения тяжелых металлов в растениях рекомендуется вносить не менее 10 т/га органического удобрения, преимущественно торфа.

3.Фосфоритование почв. Увеличивая содержание фосфора в почве, мы тем самым связываем токсичные вещества, особенно тяжелые металлы в прочные комплексные соединения , что приводит к получению экологически чистой продукции. Фосфаты цинка и кадмия являются труднорастворимыми соединениями и не доступны для растений.

4.Введение в севообороты бобовых культур позволяет не только приостановить ухудшение плодородия почвы, но и получать экологически чистую продукцию. Запашка зеленой массы клевера, вики, гороха, бобов, люпина позволяют практически без применения удобрений получать высокую урожайность культур с хорошим качеством продукции.

5.Подбор культур на загрязненных почвах. Установлено, что культуры обладают различной устойчивостью к загрязнению тяжелыми металлами. По степени устойчивости к токсикантам растения можно расположить в следующем порядке : злаковые травы > зерновые> картофель> овощи. На загрязненных почвах следует размещать культуры, у которых в пищу идут части растений слабо накапливающие тяжелые металлы – это томаты, картофель, бахчевые или технические культуры - лен, конопля, картофель для производства крахмала, сахарную свеклу на сахар. На загрязненных почвах нельзя выращивать продукты для производства детского питания.

6.При очень высокой степени загрязнения почвы существуют два пути ее оздоровления:

Культивирование растений сильно поглощающих токсичные вещества с последующим их отчуждением с поля и утилизацией.

Механическое удаление верхнего пораженного слоя земли и замена его новым. Это очень дорого и используется редко (при техногенных катастрофах).

Биологическая взаимосвязь между почвой и человеком осу­ществляется главным образом путем обмена веществ. Почва является как бы поставщиком минеральных веществ, необхо­димых для цикла обмена веществ, для роста растений, потреб­ляемых человеком и травоядными животными, съедаемыми в свою очередь человеком и плотоядными животными. Таким об­разом, почва обеспечивает пищей многих представителей расти­тельного и животного мира. Следовательно, ухудшение качества почвы, понижение ее биологической ценности, способности к самоочищению вызы­вает биологическую цепную реакцию, которая в случае продол­жительного вредного воздействия может привести к самым различным расстройствам здоровья у населения . Резюмируя всё вышесказанное, можно констатировать, что проблема бытового загрязнения почв очень распространена в наше время и решение требует совместных усилий.

1. Загрязнение окружающей среды.

2. Промышленные отходы.

3. Химизация почв.

4. Коммунально-бытовые отходы.

1 Загрязнение окружающей среды

Важным и нежелательным следствием техногенеза является загрязнение окружающей среды . Катастрофические экологические ситуации, связанные с загрязнением окружающей среды, характерны для многих стран, в том числе и для нашей страны. Роль геохимии окружающей среды в решении данных вопросов очень велика.

С геохимических позиций изменение химических свойств среды, не связанное с естественными природными процессами, является загрязнением.С медико-биологической точки зрения под загрязнением подразумевают появление или количественное изменение в окружающей среде тех или иных ее свойств: физических (шум, радиация, электромагнитные поля, вибрация) или химических (загрязняющие вещества), уровень проявления которых может оказать неблагоприятное воздействие на условия жизни. При таком понимании загрязнение может возникнуть не только антропогенным способом, но и в связи с естественными природными причинами (пыльные бури, извержение вулканов, месторождения полезных ископаемых и т. д.). Под источником загрязнения может подразумеваться как вид человеческой деятельности (электротехническое производство, поливное овощеводство), так и конкретные объекты деятельности (завод, свалка, транспорт) или материальные носители загрязняющих веществ (отходы производства, минеральные удобрения).

Ярким примером загрязнения окружающей среды служат т.н. “кислотные дожди”. Они связаны с работой серно-кислотных суперфосфатных, медепавильных заводов, котельных ГРЭС, ТЭЦ, бытовых топок, которые выбрасывают в воздух много SO 2 , а также с выбросами вулканов. Диоксид серы, окисляясь и растворяясь в атмосферных осадках, дает серную кислоту. “Кислые дожди” увеличивают число легочных заболеваний, осложняют земледелие, разрушают памятники архитектуры. Принос ветрами в Скандинавию SO 2 из Англии и ФРГ привел к вымиранию лососей (рыба исчезала в тех водоемах, рН которых понизился до 4). В канадской провинции Онтарио из-за кислых дождей, поступающих из США, стали безжизненными более 148 озер. Полагают, что в среднем около 30 % SO 4 2- атмосферных осадков имеет техногенное происхождение (в умеренной зоне Северного полушария до 50 %). Кислые дожди характерны и для отдельных регионов России.

Техногенные процессы можно систематизировать по различным показателям: режимам (постоянные, периодические, катастрофические), модулям нагрузки на среду, объемам выбросов, источникам загрязнения, химическому составу выбросов, стоков и т.д.

Главными источниками загрязнения являются не утилизированные промышленные и коммунально-бытовые отходы, содержащие токсичные химические элементы. Особенностью городов является наложение полей загрязнения различных производств и видов хозяйственной деятельности и формирование полиэлементных техногенных геохимических аномалий в воздухе, снежном, почвенном и растительном покровах, поверхностных и грунтовых водах.

Техногенные отходы подразделяются на преднамеренно собираемые и депонируемые отходы (жидкие и твердые), стоки (поступающие в окружающую среду в виде жидких потоков, содержащих твердые взвешенные частицы) и выбросы (рассеяние в атмосфере загрязняющих веществ в твердой, жидкой и газообразной формах).

Преднамеренно собираемые и депонируемые отходы (жидкие и твердые) представляют собой ту часть отходов человеческой деятельности, которая собирается с целью захоронения на свалках и депонирования на полигонах – накопителях для последующей утилизации. Довольно часто общее понятие «отходы» относят именно к складируемым отходам.

Стоки – часть жидких отходов, которые рассеиваются в окружающей среде. Они обычно состоят из дисперсной среды (жидкой фазы раствора) и дисперсной фазы (взвешенные вещества). Очень часто наиболее значительное загрязнение связано именно с дисперсной фазой.

Выбросы – часть отходов, рассеиваемая в атмосфере. Выбросы обычно двухфазны и состоят из воздушно-газовой смеси и твердых частиц (воздушной взвеси, пыли, аэрозолей).

При мониторинге техногенные отходы делятся на организованные - поступающие в окружающую среду через специальные устройства (трубы, факелы, очистные сооружения, шлаконакопители, отвалы), поддающиеся контролю инеорганизованные (утечки и выбросы загрязняющих веществ в системах трубопроводов, канализации, при авариях, перевозке отходов и т.д.), постоянный контроль которых затруднен.

Важной частью геохимического загрязнения окружающей среды является выявление и количественная оценка источников загрязнения. Большие работы по геохимическому анализу источников загрязнения, особенно концентрации в отходах микроэлементов, выполнены Ю.Е. Саетом с сотрудниками.