Тема: Источники появления потенциальных токсических веществ в окружающей среде. Приоритетные загрязнители.

План лекции:

1.  Источники загрязнения:

а) атмосферы,

б) почвы,

в) воды водоемов.

2. Проблема «кислых дождей».

3. Загрязнение окружающей среды сельскохозяйственным производством.

4. Влияние различных видов транспорта на окружающую среду.

Химическая и нефтехимическая промышленность и энергетические тепловые комплексы – главнейшие источники загрязнения в индустриально развитых странах. Химические вещества, вырабатываемые химической промышленностью, могут представлять опасность на всех технологических стадиях: в процессе производства, хранения, транспортировки и использования.

Ежегодно химики-синтетики всего мира создают около 10—25 тыс. новых органических химических веществ. Во всем мире ежегодно вводятся в промышленное производство более 1000 новых химических веществ, многие из которых токсичны. Часто случается, что на первых порах для новых веществ не существуют достаточные сведения о токсичности, мерах профилактики вредного их воздействия. Увеличивается количество опасных материалов, которые применяются в промышленном производстве, на строительстве дорог, в сельском хозяйстве и в быту.

Основными источниками загрязнения атмосферы является цементная, химическая, нефтехимическая промышленности, энергетика, черная и цветная металлургия, а также быстро увеличивающийся парк автомобилей. Основные загрязняющие вещества: двуокись серы, аэрозоли, содержащие серную кислоту, сероводород, окислы азота и углерода, фенолы, свинец, мышьяк, альдегиды и т. д. Особенно существенно воздействие основного компонента — двуокиси серы.

«Зеленый фильтр» леса на площади в 1 га задерживает много твердых и аэрозольных частиц, потребляет за год в процессе фотосинтеза 20 т окиси углерода и освобождает 14 т кислорода. На каждую тонну образуемого в процессе фотосинтеза органического вещества зеленые растения выделяют в атмосферу 1,1 т кислорода. При чрезмерном загрязнении атмосферы нарушается процесс фотосинтеза, листья не в состоянии выполнять физиологические функции и погибают. Лиственные породы, особенно тополь, береза и клен, более устойчивы к загрязнениям, чем хвойные. Из кустарников большей устойчивостью к загрязнениям отличаются можжевельник, ива пахучая и др. Установлена обратно пропорциональная зависимость между уровнем загрязненности атмосферы и приростом деревьев, травяных растений. Помимо большей устойчивости к загрязнениям лиственные деревья характеризуются более быстрым темпом роста по сравнению с хвойными. Деревья и кустарники играют важную и незаменимую роль в очистке атмосферного воздуха (Димитров, 1983).

Установлено, что загрязнение атмосферного воздуха фторидами (от фабрик, производящих фосфорную кислоту и суперфосфат) влияет на растения и животных в пределах удаления до 10 км от места производственных выбросов. Концентрация фторидов в растениях, произрастающих в загрязненной зоне, в 4—10 раз выше, чем в растениях, взятых из незагрязненных зон. Поедание загрязненной травы и вдыхание фторидов (в виде газов и пылей) обеспечивает высокий уровень поступления фторидов в организм животных, у которых отмечаются признаки поражения, связанные с флюорозом. Серьезные признаки токсического действия отмечались также у растений. Сточные воды, содержащие значительные количества фторидов, попадая в водоемы, нарушают экологическое равновесие этой зоны.

Одновременно с массивным загрязнением окружающей среды возникает опасность массовых отравлений при авариях на крупных предприятиях. Так, например, 4 декабря 1985 г. имело место массовое отравление людей в Бхопале (Индия) в результате утечки газа из подземных хранилищ завода «Юнион Карбайд», производящего пестициды. К исходу дня 4 декабря, по официальным данным, погибло 1200 человек.

Осаждение из загрязненной атмосферы тяжелых металлов на земную поверхность опасно тем, что они, попадая на кормовые и продовольственные культуры, могут затем по пищевой цепи попасть в организм животных и человека. Агентство по охране окружающей среды земли Северной Рейн—Вестфалии провело подробное исследование процессов осаждения из атмосферы железа вблизи одного из цементных заводов, определения содержания в организме и воздействия его на людей. Исследования были начаты после случая массового поражения кроликов, травяной корм для которых заготавливался в непосредственной близости от цементного завода.

Загрязнение тяжелыми металлами сельскохозяйственных культур (предназначенных для фуража) в районах промышленных предприятий представляет собой потенциальную опасность для сельскохозяйственных животных и, следовательно, для человека. В связи с этим проблема экологической цепи пестицидов и тяжелых металлов является исключительно актуальной.

Проблема охраны почвы от загрязнения химическими веществами имеет свои сложности, что обусловлено особенностями почвы как природной среды. Следует отметить, что почва является малоподвижной средой, процессы миграции химических веществ в ней протекают значительно медленнее, чем в воздухе или в воде. Важное значение имеет способность почвы накапливать химические вещества. На здоровье населения загрязнение почвы может оказывать хотя и косвенное, но выраженное воздействие (в том числе на состояние здоровья многих последующих поколений).

Почва как сложное природное образование, обеспечивает протекание ряда важнейших биологических процессов, которые формируют качество основных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. Химические вещества, находящиеся в почве, смываются атмосферными осадками с поверхности в открытые водоемы или, мигрируя в глубину почвы, попадают в грунтовый поток. Известно, что по составу грунтовых вод можно судить о химическом составе почвы. Например, содержание йода в грунтовых водах соответствует его концентрации в почве.

Из почвы в грунтовые воды, кроме эндогенных веществ, попадают и экзогенные химические вещества. Содержание их в воде зависит от концентрации и стойкости в почве. Чем выше концентрации и персистентность химических соединений, тем более высокие дозы веществ могут попадать в грунтовый поток. Источником загрязнения почвы являются атмосферные выбросы химических предприятий. Спромышленными выбросами в почву поступают содержащиеся в них вещества, особенно на небольшом удалении от источника загрязнения. Повышенное количество этих веществ в почве отражается на химическом составе растений, что небезразлично для здоровья людей и животных.

Не меньшую опасность представляет собой селен, стоящий рядом с мышьяком в таблице Менделеева. При избыточном содержании в промышленных выбросах селена у растений и животных наблюдается специфическое заболевание — селеновый токсикоз.

Небезразличны для окружающей среды и здоровья населения и выбросы цементной промышленности, особенно — пыли с большим содержанием кремния. Сжигание угля в зависимости от его качества приводит к образованию огромного количества золы, которая поступает в воздух, а затем оседает. Осевшая на поверхности почвы пыль, содержащая те или иные химические вещества, включается в различные миграционные процессы (например, почва — растения — человек, почва — атмосферный воздух — человек, почва — вода — человек и др.).

В почве имеются все необходимые условия для того, чтобы попавшие в нее химические вещества превратились в такие формы, которые безвредны для человека и полезны для растений. Однако надо учитывать, что процессы естественного самоочищения проходят эффективно лишь тогда, когда почва не перегружена промышленными отходами. Если же в почву вносится чрезмерное количество жидких и твердых отходов, то она не в состоянии их обезвредить. В отличие от атмосферного воздуха и водоемов, аккумуляция токсических веществ в почве происходит довольно быстро. Если токсические вещества, попавшие в воздух и воду, разбавляются по мере их смещения, в почве — наоборот, концентрация вредных веществ возрастает в зависимости от времени и массивности выбросов.

Выпадение кислых осадков рассматривается как одна из самых серьезных экологических проблем современности. Отмечено, что эффект закисления, вызываемый соединениями азота и серы, тем выше, чем меньше реальная возможность нейтрализации в данном районе.

С кислыми осадками связывают повреждение и гибель лесов. Происходит закисление листьев деревьев и почвы; в последнем случае ущерб наносится корневым системам деревьев, нарушается поступление необходимых дереву веществ из почвы. В лесных экосистемах важное значение приобретает косвенное воздействие осадков на круговорот питательных веществ, мобилизацию и доступность металлов и других элементов (в процессе их выщелачивания) и увеличение концентрации некоторых элементов до токсических уровней. Суммарный результат отрицательных и положительных воздействий кислых осадков на растения зависит от разнообразных факторов и требует индивидуальной оценки в конкретных условиях, в частности, учета видовой принадлежности растений. К проблеме кислых дождей относят выпадение дождевых осадков с рН воды не менее 5,6; загрязнение дождевой воды окислами серы и азота. К кислым дождям относят, как правило, лишь «влажное осаждение кислот из атмосферы». В действительности проблема «кислого осаждения» шире, и охватывает как «влажное осаждение» (т. е. непосредственно с дождем и снегом), так и «сухое осаждение» ангидридов серной и азотной кислот на земную поверхность и водоемы. На долю «влажного осаждения» приходится до 65—80% «кислотного осаждения» (в Южной Скандинавии). «Сухое осаждение» — в основном локальное явление в окрестностях источников выбросов.

Интенсификация сельского хозяйства привела к резкому увеличению использования химических удобрений и пестицидов. Это оказывает значительное неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Вместе с тем нельзя не отметить, что активное уничтожение лесов на земле и интенсификация сельского хозяйства, в том числе мелиоративные и ирригационные сооружения в целом, могут оказать гораздо более значительное глобальное воздействие на окружающую среду, чем химические загрязнители. В этом отношении можно ожидать макронарушения в естественных циклах и, возможно, в климате. Значение имеет взаимодействие химических веществ и биоты на всех уровнях организации нового. Химизация сельского хозяйства, способствуя развитию сельскохозяйственного производства и повышению урожайности, оказывает и негативное влияние на окружающую среду и человека.

Получившие широкое применение пестициды являются важным элементом загрязнения окружающей среды. Важной определяющей характеристикой является степень устойчивости их в окружающей среде. В основном пестициды подразделяются на следующие классы: «стойкие», «умеренно стойкие» или «нестойкие». «Стойкость» определяется временем, необходимым для 75—100% исчезновения пестицида из места применения.

Хлорированные углеводороды, применяемые в качестве инсектицидов, классифицируются как стойкие, поэтому они имеют первостепенное значение как загрязнители. Они не поддаются разрушению в почве и воде ни микроорганизмами, ни в результате фотохимических реакций. Высокая липидорастворимость и низкая растворимость в воде делает это вещество в высокой степени способным к биоаккумуляции. Хлорированные углеводороды испаряются в атмосферу из воды и почвы. Следовательно, они широко распространяются. Катионные гербициды, подобные диквату и параквату, также являются достаточно стойкими. Однако они в значительной степени адсорбируются частицами почвы. Транспорт в окружающую среду ограничен, поскольку они не являются летучими.

Другие пестициды имеют меньшее значение как загрязнители, по причине их малой стойкости. Они подвергаются быстрому расщеплению (биотическому и абиотическому), их транспорт ограничен.

Большую опасность представляют фунгициды, которые проявляют канцерогенную активность; значение их присутствия в почве остается пока нерешенным.

В борьбе с вредителями и болезнями виноградников и садов широко применяются в настоящее время медьсодержащие препараты (медный купорос, бордосская жидкость, купрозан), фосфорорганические пестициды (метафос, метилмеркаптофос, фозалон и хлорофос), а также молотая сера, гексахлоран и карбаматы (цинеб).

Существующие в настоящее время тенденции в развитии транспортных систем приходят в противоречие со стремлением человека к охране окружающей среды. Одним из примеров этих противоречий является все возрастающее стремление городских жителей проводить свое свободное время на природе, что приводит к дальнейшему расширению транспортных систем, увеличивает интенсивность движения транспорта и в конечном итоге приводит к загрязнению окружающей среды. При решении проблемы взаимодействия транспортных систем и окружающей среды важным является снижение токсичности выбросов существующих транспортных средств, разработка новых видов топлива и совершенствование конструкции автомобильных двигателей.

Высокие уровни тяжелых металлов в почве, растениях и атмосфере часто обуславливаются близостью расположения промышленных объектов и дорог.

Основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми железнодорожным транспортом в воздух, являются отработанные газы дизельных локомотивов (1,6 млрд. м³ в год), в которых содержатся токсичные компоненты (СО — 4000 т в год, СО₂ — 109 888, SО₂ — 4800, NО₂ — 5760, углеводороды — 1280, сажа — 480 т в год). В воду и почву вместе со сточными водами при мытье подвижного железнодорожного состава переходят: нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества и др. Концентрации нефтепродуктов в сточных водах — при мытье локомотивов, фенолов — при мытье цистерн, превышают предельно допустимые уровни. Многократно повышаются ПДК шестивалентного хрома при замене охлаждающей жидкости в дизельных локомотивах. Во много раз возрастает также загрязненность почвы около пунктов, где производится мытье подвижного состава железнодорожного транспорта в сравнении с загрязненностью сточных вод.

Таким образом, можно сделать вывод, что дальнейшее развитие промышленного, сельского хозяйства и транспорта должно быть обусловлено новыми технологиями, сохраняющими окружающую среду.

Литература:

1. Барышников И.И., Лойт А.О., Савченков М.Ф. Экологическая токсикология. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1991

2. Дж. Уэр. Проблемы загрязнения окружающей среды и токсикологии. М.: Изд-во «Мир», 1993

3. Ревич Б.А., Аванский С.Л., Тихонова Г.И. Экологическая эпидемиология. М.: Издательский центр «Академия», 2004

 

 

Лекция № 6