Классификация видов загрязнения окружающей среды

Одним из основных видов негативных воздействий является загрязнение. Загрязнение окружающей среды – поступление в окружающую среду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду

При загрязнении ресурс уже не удовлетворяет первоначальным требованиям к его использованию. Сегодня загрязнение проявляется в огромных масштабах по всему миру.

Загрязнители могут попадать в окружающую среду естественным путем или в результате деятельности человека (а нтропогенным). Большинство естественных загрязнителей рассеивается на обширной территории и его значение снижается до безопасного уровня за счет растворения и разложения. В противоположность этому наиболее сильное антропогенное загрязнение возникает на урбанизированных или промышленных территориях, где большие количества загрязнителей концентрируются в небольших объемах.

Некоторые антропогенные загрязнители имеют четко локализированные источники – точечные (трубы), другие поступают в окружающую среду с обширных и часто трудноопределимых источников – неточечных (сток удобрений и пестицидов с полей).

По физико-химическим параметрам антропогенное загрязнение подразделяется на следующие виды:

· Механическое. К механическим загрязнениям относятся инертные пылевые частицы в атмосфере, твердые частицы и разнообразные предметы в почве и в воде. Они характерны для строительства и производства строительных материалов.

· Химическое. К химическим загрязнениям относятся газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, попадающие в окружающую среду и вступающие во взаимодействие с компонентами окружающей среды. Химическое загрязнение может быть вызвано внесением каких-либо новых химических соединений или повышением концентрации присутствующего в природной среде химического вещества. Многие из химических веществ активны и могут взаимодействовать с молекулами веществ, входящих в состав живого организма, или активно окисляться на воздухе.

· Физическое. Физическое загрязнение может быть тепловым (вследствие повышения температуры из-за потерь тепла в промышленности, в жилых домах и т.д.), шумовым (из-за превышения интенсивности шума вследствие работы предприятий, движения транспорта и др.), электромагнитным ( из-за действия телевидения, бытовых электрических приборов, линий электропередачи), радиоактивным (из-за превышения естественного уровня содержания радиоактивных веществ).

· Биологическое. Биологическое загрязнение происходит при поступлении в ОС биологических отходов или в результате быстрого размножения микроорганизмов. К биологическим загрязнениям относятся также виды организмов, появившиеся при участии человека и наносящие вред ему самому или живой природе.

· Эстетическое. К эстетическим загрязнениям относят вред, вызванный нарушением пейзажей и природных ландшафтов урбанизацией, строительством индустриальных центров на территории природных заповедников, в мало застроенных человеком биопотопах.

По воздействию на компоненты ОС загрязнение подразделяется на загрязнение воздуха (выбросы в атмосферу), загрязнение воды (сточные воды) и загрязнение почвы (твердые отходы).

Потенциально, большинство из тех загрязнителей, попадая в ОС, разлагаются до безопасных веществ или приемлемых уровней концентрации и снова включаются в круговорот. В природе фактически отходов не бывает. Отходы и остатки умерших организмов сами представляют собой ресурсы.

Однако человек часто превышает способность природы растворять и разлагать вещества. Многие из этих загрязнителей крайне медленно разлагаются в естественных условиях. Последствия загрязнения для человека:

· неприятное и эстетически неприемлемое воздействие – неприятные запах и вкус, уменьшение видимости в атмосфере, загрязнение поверхности памятников и зданий и т.д.;

· нанесение ущерба растительности и животному миру – снижение продуктивности лесов и продовольственных культур и т.д.;

· нанесение ущерба имуществу – коррозия металлов, химическое и физическое разрушение материалов и т.д.;

· вред для здоровья человека – раковые заболевания, болезни дыхательных путей и т.д.;

· нарушение систем жизнеобеспечения на локальном, региональном и глобальном уровнях – изменение климата, снижение естественной скорости круговорота веществ и т.д.

Три фактора, определяющие тяжесть воздействия загрязнителей:

1. Химическая природа, т.е. насколько они активны и вредны для определенного вида растений и животных.

2. Концентрация, т.е. содержание на единицу объема воды, воздуха или почвы.

3. Устойчивость, т.е. продолжительность существования в определенной среде.

За время своего существования определенное растение или животное обычно подвергается воздействиям разных загрязнителей различной концентрации и устойчивости. Поэтому редко удается выявить, какой именно загрязнитель оказал определенное влияние, например вызвал гибель.

Мы можем контролировать загрязнение двумя способами: посредством контроля на входе и контроля на выходе. Контроль на входе препятствует проникновению потенциального загрязнителя в ОС или резко сокращает его поступление. Например, примеси серы могут быть удалены из угля до его сжигания. Это предотвратит или резко снизит выброс такого загрязнителя, как диоксид серы.

Контроль на выходе направлен на ликвидацию отходов, уже попавших в ОС. Проблема такого подхода заключается в том, что часто при удалении загрязняющего вещества из одного места оно проявляется в другом. Например, очистное оборудование на дымовых трубах может очищать выбросы от большей части диоксида серы. Однако при этом остаются горы токсичной золы. К сожалению, большинство попыток контроля за загрязнением ограничиваются контролем на выходе.

Загрязнение атмосферы

Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы; частицы морской соли; туман, дымы и газы от лесных пожаров, и т.д. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало меняется с течением времени.

Выбросы в атмосферу в результате хозяйственной деятельности человека резко изменили сложившееся равновесие, и воздушный бассейн в ряде регионов стал опасен для человека и окружающей среды.

Загрязнители, непосредственно поступающие в воздух в результате каких-либо процессов, называются первичными (например, диоксид серы). Вторичные загрязнители воздуха образуются в воздухе в результате химических реакций между первичными загрязнителями и одной или несколькими составляющими воздуха (например, серная кислота).

Основными компонентами выбросов (загрязнителями) на сегодня являются:

1. Взвешенные частицы – твердые частицы (пыль, сажа, асбест и т.д.) и жидкие капельки химических веществ (кислоты, нефть, пестициды и т.д.). Большие частицы (больше 10 мкм) обычно остаются в атмосфере день или два перед тем, как быть возвращенными на землю силой тяжести или осадками. Частицы средних размеров (1 – 10 мкм), как правило, остаются во взвешенном состоянии в течение нескольких суток. Тонкие частицы (менее 1 мкм) могут оставаться несколько недель. Эти мелкие частицы особенно опасны для человека, т.к. слишком малы, чтобы отфильтровываться естественным образом, и могут приносить на своей поверхности капельки или частицы ядовитых загрязнителей.

2. Диоксид серы (SO₂). Проблема SO₂ – результат того, что при сжигании ископаемого топлива (в первую очередь угля) и при обработке серосодержащих руд сернистый газ улетучивается в воздух. 93% поступающего в атмосферу SO₂ выбрасывается в Северном полушарии и только 7% – в Южном. Последствия выбросов диоксида серы – кислотные дожди, а также заболевания дыхательных путей (насморк, кашель, бронхит, астма), конъюнктивит, головная боль. Кроме того, диоксид серы негативно воздействует на растительность.

3. Оксид углерода (СО). Образуется при неполном сгорании углерода. Не имеет ни цвета, ни запаха, наши органы чувств не в состоянии его обнаружить. Попадая в кровь, СО конкурирует с кислородом за молекулы гемоглобина. Гемоглобин – белок, переносящий кислород из легких к клеткам, а углекислый газ – обратно. Чем больше окиси углерода содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним, и тем меньше кислорода заполняет клеток. По этой причине СО при повышенных концентрация представляет собой смертельно опасный яд. При низких концентрациях СО у человека снижается способность воспринимать сигналы, а также повышается риск сердечных заболеваний.

4. Оксиды азота (NО, NО₂). Окислы азота образуются в основном в результате окисления азота воздуха в зоне высоких температур. Поэтому выбросы этого вещества значительны при сжигании всех видов топлива. Большая часть выбросов окислов (90%) – окись азота. Однако в воздухе она превращается в гораздо более опасный диоксид азота. NО₂ – газ с неприятным запахом. Аналогично СО может связываться с гемоглобином, вызывать болезни дыхательных путей. Кроме того, при взаимодействии с фотохимическими окислителями и некоторыми органическими соединениями образует очень вредные соединения – пероксиацилнитраты (ПАН).

5. Углеводороды (метан, бензин и т.д.). На долю этих пяти групп приходится около 98 % всех выбросов в атмосферу. Ежегодно в атмосферный воздух поступает более 200 млн т окиси углерода, до 150 млн т двуокиси серы, свыше 50 млн т окисей азота, более 50 млн т различных углеводородов, более 250 млн т мелкодисперсных аэрозолей. Учитывая, что большинство этих загрязнителей выбрасываются при сжигании ископаемого топлива, можно сделать вывод, что решение энергетической проблемы повлечет за собой значительное улучшение качества атмосферного воздуха.

6. Фотохимические окислители (озон, альдегиды и т.д.) образуются в результате взаимодействия кислорода, оксидов азота и др. химических соединений под влиянием солнечного света.

7. Свинец и другие тяжелые металлы. Свинец – кумулятивный яд, т.е. он постепенно накапливается в организме человека. Присутствующий в атмосфере свинец непрерывно добавляется к тому количеству, которое уже содержится в нашем организме. Свинец уменьшает скорость образования эритроцитов в костном мозге и блокирует синтез гемоглобина, что приводит к умственной отсталости у детей и гипертонии у взрослых. Основной источник поступления свинца в воздух – краски и сгорание бензина с добавлением тетраэтилсвинца либо тетраметилсвинца.

8. Радиоактивные вещества (радон 222, йод – 131 и др.).

Основным источником загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания, которые используются на автотранспорте. В связи с увеличением численности мирового парка автомобилей растет валовый выброс вредных веществ. (В Курской области валовый выброс от автотранспорта составляет 70% от общего количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу).

Загрязнение гидросферы

Несмотря на то, что вода является возобновимым ресурсом, она может быть загрязнена до такой степени, что станет непригодной для использования. Требования, предъявляемые к воде, зависят от целей ее использования. Загрязненная вода, непригодная для использования в пищевых целях, может использоваться в промышленности для промывки изделий и т.д. Загрязнение воды является локальной, региональной и глобальной экологической проблемой.

Сегодня главными потребителями воды являются сельское хозяйство и промышленность. В среднем один житель Земли потребляет воды около 200 л/сут.

Основные типы и последствия загрязнения воды:

1. Болезнетворные агенты: бактерии, вирусы и т.д., вызывающие различные заболевания. В развивающихся странах это основная причина заболеваний и смертности (25000 человек ежедневно).

2. Отходы, для переработки которых требуется кислород: органические отходы, при разложении которых поглощающими кислород бактериями могут истощаться растворенные в воде запасы кислорода.

3. Растворяющиеся в воде неорганические химические вещества: кислоты, соли и соединения токсичных металлов (свинец, ртуть). Высокие уровни этих веществ могут сделать воду непригодной для питья, нанести ущерб популяциям рыб и др. видов.

4. Неорганические питательные вещества растений: растворяющиеся в воде соединения фосфатов и нитратов, которые могут вызвать чрезмерный рост водорослей и др. водных растений, которые затем отмирают и разлагаются, лишая воду растворенного в ней кислорода. Чрезмерные уровни нитратов в воде могут обусловить снижение способности крови переносить кислород, что приводит к гибели еще не родившихся детей и малышей.

5. Органические химические вещества: нефть, бензин, пластмассы, пестициды растворители и др. органические вещества, которые представляют собой угрозу для здоровья людей и наносят вред рыбам и другим видам живых организмов.

6. Осадки или взвеси: нерастворимые в воде частицы почвы, ила или других веществ, которые находятся в воде во взвешенном состоянии и являются крупнейшим загрязнителем воды. Эти вещества затрудняют организмам поиск пищи, тормозят процесс фотосинтеза у водорослей, разрушают пищевые цепочки в подводной среде, приносят с собой токсичные металлы и т.д.

7. Радиоактивные вещества: радиоизотопы, способные растворяться в воде и (или) биологически распространяться в пищевых цепочках. Ионизирующее излучение этих изотопов могут вызывать мутации в ДНК, которые приводят к врожденным дефектам, вызывают рак и повреждение генетического кода.

8. Теплота: чрезмерный слив горячей воды, которая использовалась для электростанций. Высокая температура приводит к снижению уровня растворенного в ней кислорода и делает живые организмы менее устойчивыми к болезням.

Основными источниками загрязнения гидросферы являются сточные воды (в большей степени), атмосфера, твердые отходы (в меньшей степени).

Сточные воды подразделяются на бытовые (БСВ), атмосферные, или ливневые (АСВ), и производственные (ПСВ).

БСВ образуются в результате жизнедеятельности человека, имеют сравнительно постоянный состав, содержат около 60% органических и около 40% минеральных веществ и направляются на городские (районные) станции очистки.

АСВ образуются в результате стока осадков с определенных территорий непосредственно в водные объекты или в системы канализации. Состав этих вод может быть чрезвычайно разнообразным, поскольку на различных объектах (территориях) хозяйственной деятельности могут находиться самые различные вредные вещества. В составе АСВ могут присутствовать твердые частицы (песок, камень, стружки, пыль, сажа, остатки растений и т.п.), нефтепродукты (масла, бензин, керосин и т.п.), удобрения и др. В некоторых водотоках АСВ составляют до 30% и более всех сточных вод.

ПСВ образуются в результате использования воды в различных технологических процессах. При этом около 90% забранной на производственные нужды воды возвращается обратно с различной степенью загрязнения. Основные загрязняющие вещества в ПСВ – механические взвеси (песок, окалина, пыль, флюсы и т.п.), минеральные масла и нефтепродукты, неорганические кислоты и их соли, щелочи, поверхностно активные вещества и неорганические соли тяжелых металлов. Максимальная доля промышленных сточных вод приходится на целлюлозно–бумажную промышленность.

При рассмотрении проблемы загрязнения гидросферы обычно выделяют:

1. Загрязнение рек, озер и водохранилищ. Основная проблема рек и озер – загрязнение токсичными металлами и синтетическими органическими веществами, а также нитратами и фосфатами вблизи сельскохозяйственных угодий.

2. Загрязнение океана. Океаны служат основным местом сброса производимыми нами отходов. Загрязнение океана связано главным образом с поступлением огромного количества антропогенных вредных веществ (нефтяные углеводороды, пестициды, тяжёлые металлы, радионуклиды и др.) на его акваторию. Основные пути попадания загрязняющих веществ в моря: прямой сброс, поступление токсикантов с речным стоком и из атмосферного воздуха, в результате уничтожения отходов в морях, а также морским транспортом и во время аварий танкеров. Постоянно увеличивающаяся нагрузка на Мировой океан ведёт к постепенной деградации морских экосистем с неблагоприятными экологическими последствиями.

3. Загрязнение поземных вод. Состояние поверхностных и подземных вод, к сожалению, с каждым годом ухудшается. В России на 30% участков подземных вод интенсивность загрязнения в 10-100 раз превышает допустимые значения. На территории нашей страны выявлено около 1200 очагов загрязнения подземных вод, из которых 80% приходятся на европейскую часть. Вместе с тем значительно более высокая степень защищённости подземных вод от техногенных загрязнений и соответственно лучшее их состояние по сравнению с поверхностными водотоками в качестве стратегической задачи хозяйственно-питьевого водоснабжения предусматривает максимальное использование пресных подземных вод.

Твердые отходы

Отходы – не используемые непосредственно в местах их образования остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары, утратившие свои потребительские свойства.

Отходы подразделяются на следующие виды:

1. Бытовые отходы. Это твёрдые (в том числе твёрдая составляющая сточных вод – их осадок) отбросы, не утилизированные в быту, образующиеся в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей вещества (включая бани, прачечные, столовые, больницы и др.). Ежегодно в городах мира образуется около 500 млн т твёрдых бытовых отходов (ТБО), в том числе в США – около 150 млн т. Примерный состав ТБО:

Твердые бытовые отходы, %
Камни, керамика Стекло Кости Кожа, резина Уголь, шлак Полимеры	1-3 1-3 1-2 1,5-2,5 до 2,5 3-5	Пищевые Бумага, картон Дерево Текстиль Металлы	20-38 20-36 1-4 3-6 2-3

2. Отходы производственного потребления. Это непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и пр. Они могут быть сельскохозяйственными, строительными, производственными, радиоактивными. Наиболее опасными отходами производственного потребления являются радиоактивные отходы.

3. Производственные отходы. Производственные (промышленные) отходы – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они могут быть безвозвратными (технологические потери: улетучивание, угар) и возвратными. Примерный состав и номенклатура твердых отходов на предприятиях машиностроительного комплекса:

Твердые производственные отходы, %
Шлак, окалина, зола Бумага, картон Пластмассы Древесина Мусор	менее 0,1	Металлы черные Металлы цветные Формовочная смесь Шламы, флюсы Абразивы	13,5 0,5 менее 0,1

К сожалению, из перечисленных видов отходов утилизируются главным образом металлы, частично окалина, бумага и картон. Большая часть остальных отходов, 97%, вывозится на полигоны отходов, около 2% сжигается и только около 1% перерабатывается с получением полезных продуктов.

4. Строительные отходы.

5. Сельскохозяйственные отходы.

Во всех пяти группах особо выделяют подгруппу опасных отходов. Это отходы, которые содержат вредные вещества, обладающие опасными свойствами (токсичностью, взрывоопасностью, пожароопасностью, высокой реакционной способностью) или содержащие возбудителей инфекционных болезней, либо которые могут представлять непосредственную или потенциальную опасность для ОПС и здоровья человека самостоятельно или при вступлении в контакт с другими веществами. Это, прежде всего, неиспользованные различные ядохимикаты в сельском хозяйстве, отходы промышленных производств, содержащих канцерогенные и мутагенные вещества, шламы гальванические, шламы коксохимических заводов и др. В США 41% твёрдых бытовых отходов (ТБО) классифицируется как «особо опасные», в Венгрии – 33,5%, во Франции – 6%, Великобритании – 3%, в Японии – лишь 0,3%. В России к опасным отходам относят 10% от всей массы ТБО.

Озоновый кризис