Антропогенное загрязнение окружающей среды
Современное экологическое состояние атмосферы, гидросферы и земельных ресурсов является глобальной экологической проблемой.
Загрязнение атмосферы. Атмосферный воздух – один из важнейших компонентов среды обитания. Главными источниками загрязнения атмосферы являются тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое топливо; автотранспорт; черная и цветная металлургия; машиностроение; химическое производство; добыча и переработка минерального сырья; открытые источники (добычи сельскохозяйственного производства, строительства). Основные источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приведены в табл. 4.
В современных условиях в атмосферу попадает более 400 млн. т частиц золы, сажи, пыли и разного рода отходов и строительных материалов. Кроме приведенных выше веществ в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества: пары минеральных кислот (серной, хромовой и др.), органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу.
Т а б л и ц а 4
Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу*
| Примеси | Основные источники | Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м3 | |
| естественные | антропогенные | ||
| Пыль | Вулканические извержения, пы-левые бури, лесные пожары и др. | Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках | В городах 0,04–0,4 |
| Диоксид серы | Вулканические извержения, окисление серы и сульфатов, рассеянных в море | Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках | В городах до 1,0 |
| Оксиды азота | Лесные пожары | Промышленность, автотранспорт, теплоэлектростанции | В районах с развитой промышленностью до 0,2 |
| Оксид углерода | Лесные пожары, выделения океанов | Автотранспорт, промышленные энергоустановки, предприятия черной металлургии | В городах 150 |
| Летучие углеводороды | Лесные пожары, природный метан | Автотранспорт, испарение нефтепродуктов | В районах с развитой промышленностью до 0,3 |
| Полициклические ароматические углеводороды | – | Автотранспорт, химические и нефтеперерабатывающие заводы | В районах с развитой промышленностью до 0,01 |
* Источник: Акимов В. А., Новиков В. Д., Радаев Н. Н. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации: опасности, угрозы, риски. М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2001.
Количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу Земли приведено в табл. 5.
Многие отрасли энергетики и промышленности образуют не только максимальное количество вредных выбросов, но и создают экологически неблагоприятные условия для проживания жителей как крупных, так и среднего размера городов. Выбросы токсичных веществ приводят, как правило, к повышению текущих концентраций веществ над предельно допустимыми концентрациями (ПДК).
ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест – это максимальные концентрации, отнесенные к определенному периоду осреднения (30 минут, 24 часа, 1 месяц, 1 год) и не оказывающие при регламентированной вероятности их появления ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, не снижающие работоспособности человека и не ухудшающие его самочувствия.
Т а б л и ц а 5
Ежегодное количество примесей, поступающих в атмосферу Земли*
| Вещество | Выбросы, млн. т | Доля антропогенных примесей в общих поступ-лениях, % | |
| естественные | антропогенные | ||
| Пыль | 3 700 | 1 000 | |
| Оксид углерода | 5 000 | 5,7 | |
| Диоксид углерода | 485 000 | 18 300 | 3,6 |
| Углеводороды | 2 600 | 3,3 | |
| Оксиды азота | 6,5 | ||
| Оксиды серы | 13,3 |
* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.
Cодержание вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест ограничивается величинами ПДК, нормируются также средняя суточная концентрация вещества (ПДКсс) и максимальная разовая (ПДКмр).
ПДКмр– наиболее высокая из 30-минутных концентраций, зарегистрированных в данной точке за определенный период наблюдения. В основу установления ПДКмр положен принцип предотвращения рефлекторных реакций у человека, например, чихания и кашля.
ПДКсс– средняя из числа концентраций, выявленных в течение суток. В основу ПДКсс положен принцип предотвращения общетоксического действия на организм.
Эти концентрации определены гигиеническими нормами ГН 2.1.6.695-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест», ГН 2.1.6.696-98 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» и приведены в табл. 6.
Загрязнение гидросферы. Вода, как и воздух, является жизненно необходимым источником для всех известных организмов. Россия относится к странам, наиболее обеспеченным водой. Однако состояние ее водоемов нельзя назвать удовлетворительным. Антропогенная деятельность приводит к загрязнению как поверхностных, так и подземных источников воды.
Т а б л и ц а 6
Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ (мг/м3)
в атмосферном воздухе населенных мест (извлечение)*
| Вещество | ПДКмр | ПДКсс | Класс опасности |
| Диоксид азота | 0,085 | 0,04 | |
| Оксид азота | 0,6 | 0,06 | |
| Бензпирен | – | 0,1 мкг/100 м3 | |
| Бензол | 1,5 | 0,1 | |
| Диоксид серы | 0,5 | 0,05 | |
| Неорганическая пыль | 0,15 | 0,05 | |
| Свинец и его соединения, кроме тетраэтилсвинца (в пересчете на РВ) | – | 0,0003 | |
| Оксид углерода |
* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.
Основными источниками загрязнения гидросферы являются сбрасываемые сточные воды, образующиеся в процессе эксплуатации энергетических, промышленных, химических, медицинских, оборонных, жилищно-коммунальных и других предприятий и объектов; захоронение радиоактивных отходов в контейнерах и емкостях, которые через определенный период времени теряют герметичность; аварии и катастрофы, происходящие на суше и в водных пространствах; атмосферный воздух, загрязненный различными веществами и другие.
Поверхностные источники питьевой воды ежегодно и все в большей степени подвергаются загрязнению ксенобиотиками разной природы, поэтому снабжение населения питьевой водой из поверхностных источников представляет все большую опасность. Около 50% россиян вынуждены использовать для питья воду, которая не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям по ряду показателей. Качество воды 75% водных объектов России не отвечает нормативным требованиям.
В гидросферу ежегодно сбрасывают более 600 млрд. т энергетических, промышленных, бытовых и другого рода сточных вод. В водные пространства попадают более 20–30 млн. т нефти и продуктов ее переработки, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка. Загрязнению водных источников также способствует нерациональное ведение сельского хозяйства. Остатки удобрений и ядохимикатов, вымываемые из почвы, попадают в водоемы и загрязняют их. Многие загрязнители гидросферы способны вступать в химические реакции и образовывать более вредоносные комплексы.
Загрязнение воды обусловливает подавление функций экосистем, замедляет естественные процессы биологической очистки пресных вод, а также способствует изменению химического состава пищи и организма человека.
Вода входит в клеточный состав тканей человека и участвует в физиологических процессах. Организм человека содержит 60–70% воды по отношению к общей массе. Водно-солевой обмен обеспечивает постоянство осмотической концентрации, йонного состава, способствует кислотно-щелочному равновесию и постоянству объема жидкостей внутренней среды организма. Важную роль в водно-солевом обмене играют не только Na+, К+, Са2+, Мg2+, Cl-, SO42 и другие, но и многие минеральные элементы, но только не в избыточных количествах. Загрязненная химическими веществами питьевая вода вызывает перегрузку почек, печени, изменяет оптимальное соотношение минеральных элементов в организме и негативно влияет на состояние гомеостаза человека, который отражает способность биологических систем организма противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств тела человека. Поэтому качество и степень безвредности питьевой воды отражаются на направленности биохимических и физиологических процессов в организме человека. Вредные вещества, попадая в организм человека в растворенном состоянии, нарушают его функции и биологические реакции.
Кроме того, питьевая вода широко применяется в пищевой и перерабатывающей промышленности при изготовлении напитков, консервов и ряда других пищевых продуктов. Поэтому экологически загрязненная вода ведет к ухудшению качества и снижению гарантии безопасности пищевой продукции.
Согласно федеральному закону «О санитарно-эпидемиологи-ческом благополучии населения» жители городов и других населенных пунктов должны обеспечиваться питьевой водой в количестве, достаточном для удовлетворения физиологических и хозяйственных потребностей человека. Качество используемой воды должно соответствовать санитарным правилам.
Гигиенические и технические требования к источникам водоснабжения и правила их выбора в интересах здоровья населения регламентируются ГОСТом 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора»; СанПиН 2.1.4.544-96 «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»; ГН 2.1.5.689-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения» и др.
Гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения указаны в санитарных правилах и нормах. Нормы устанавливаются для следующих параметров воды водоемов: содержание примесей и взвешенных частиц, привкус, цветность, мутность и температура воды, показатель рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, ПДКв химических веществ и болезнетворных бактерий. ПДКв – это максимально допустимое загрязнение воды водоемов, при котором сохраняется безопасность для здоровья человека и нормальные условия водопользования. Например, для бензола ПДКв составляет 0,5 мг/л.
Загрязнение почвы. Почва – среда обитания многочисленных низших животных и микроорганизмов, в том числе бактерий, плесневых грибов, вирусов и др. Почва является источником заражения сибирской язвой, газовой гангреной, столбняком, ботулизмом.
На здоровье человека может оказывать определенное влияние химический состав почвы. Так, например, установлено, что находящиеся в почве микроэлементы оказывают существенное влияние на состояние и функции организма человека. Микроэлементы входят в состав многих химических комплексов организма таких, как соединение металлов с белками, различные ферменты, гормоны и некоторые витамины. Они участвуют в промежуточных процессах обмена веществ. Микроэлементы поступают в организм человека с растительной пищей, отчасти с водой, по схеме «почва – растение – организм животного». Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит к недостатку или избытку их не только у травоядных, но и плотоядных животных, а также в организме человека. Это влечет за собой ослабление или усиление синтеза биологически активных веществ, в состав которых входят микроэлементы, нарушение процесса промежуточного обмена веществ, возникновение заболеваний. Известно, что низкий уровень йода в почве ведет к низкому содержанию его в растениях и подземных водах, а следовательно, и в пищевом рационе населения, являясь причиной возникновения зоба щитовидной железы.
Наряду с естественным неравномерным распространением тех или других химических элементов в современных условиях в огромных масштабах происходит и их искусственное перераспределение. Выбросы промышленных предприятий и объектов сельскохозяйственного производства, рассеиваясь на значительные расстояния и попадая в почву, создают новые сочетания химических элементов. Из почвы эти вещества в результате различных миграционных процессов могут попадать в организм человека (почва – растения – человек, почва – атмосферный воздух – человек, почва – вода – человек и др.). С промышленными твердыми отходами в почву поступают всевозможные металлы (железо, медь, алюминий, свинец, цинк) и другие химические загрязнители.
Почва обладает способностью накапливать радиоактивные вещества, поступающие в нее с радиоактивными отходами и атмосферными радиоактивными осадками после ядерных испытаний. Радиоактивные вещества включаются в пищевые цепи и поражают живые организмы.
К числу химических соединений, загрязняющих почву, относятся и канцерогенные вещества – канцерогены, играющие существенную роль в возникновении опухолевых заболеваний. Основными источниками загрязнения почвы канцерогенными веществами являются выхлопные газы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций и т. д. В почву канцерогены поступают из атмосферы вместе с крупно- и среднедисперсными пылевыми частицами, при утечке нефти или продуктов ее переработки и др. Основная опасность загрязнения почвы связана с глобальным загрязнением атмосферы.
Нормирование химического загрязнения почв проводится по предельно допустимым концентрациям ПДКп в соответствии с ГН 6229-91 «Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочных допустимых количеств химических веществ в почве». Величина ПДКп значительно отличается от допустимых концентраций для воды и воздуха, так как вредные вещества из почвы попадают в организм человека в исключительных случаях и небольших количествах, в основном через контактирующие с почвой среды (воздух, вода, растения).
ПДКп – это концентрация химического вещества (мг) в пахотном слое почвы (кг), которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы. ПДКп для почвы приведены в табл. 7.
Т а б л и ц а 7
ПДКп для почвы*
(в мг/кг)
| Вещество | ПДКп |
| Марганец | 1500 по ОС |
| Мышьяк | 2 по ОС |
* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.
О к о н ч а н и е т а б л. 7
| Ртуть | 2,1 по ОС |
| Хром | 0,05 по МВ |
| Бенз(а)пирен | 0,02 по ОС |
| Изопропилбензол | 0,5 по МА |
| Фосфора оксид Р2 О5 | 200 по ТВ |
| Формальдегид | 7 по ОС |
Существует четыре разновидности ПДКп в зависимости от пути миграции вредных веществ в сопредельные среды: ТВ – транслокационный показатель, показывающий переход вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений; МА – миграционный атмосферный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в атмосферу; МВ – миграционный водный показатель, показывающий переход химического вещества из почвы в подземные грунтовые воды и водоисточники; ОС – общесанитарный показатель, определяющий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и микробиоциноз.