Параметрические(физические)загрязнения.
| |
Тепловые загрязнения проявляются в повышении температуры окружающей среды, возникающей в результате отвода тепла от мощных источников энергии (крупные города, ТЭС). Известны случаи гибели рыбы в результате повышения температуры водоемов при сбросах теплых вод (Костромская ГРЭС, 2001 г). Тепловое загрязнение водоемов и воздушного бассейна приводит к изменению видового состава биоценозов. Например, средняя годовая температура в Москве превышает температуру в Подмосковье на 4оС. Большую проблему создают тепловые загрязнения в масштабах планеты. Нарушение баланса между получаемой и излучаемой Землей энергией ставит предел увеличению энергопотребления. Даже устранение причин парникового эффекта не позволит существенно увеличить производство энергии любыми способами, даже не дающими химических загрязнителей. Согласно некоторым расчетам рост душевого потребления энергии всеми жителями Земли до размеров энергопотребления в США невозможен из-за недопустимого повышения температуры планеты. Это означает, что достижение уровня жизни населения высокоразвитых стран всем населением Земли при современном уровне и качестве энергопотребления и численности населения планеты невозможно по объективным причинам.
Нарушения естественного режима освещенности может вести к аномалиям в развитии и жизни организмов.
| |
Последствия воздействия шума на организм человека существенно зависят от возраста и состояния здоровья, вида трудовой деятельности, психологического и физиологического состояния человека в момент воздействия и других факторов. Впрочем, сказанное применимо к воздействию на организм человека любого неблагоприятного фактора.
Электромагнитные загрязнения возникают при работе различных генераторов, трансформаторов, антенн, микроволновых печей, мониторов компьютеров, измерительных приборов. Источниками электромагнитных полей являются также атмосферное электричество, излучение Солнца, высоковольтные линии электропередач, устройства защиты и автоматики и т.д. Электромагнитные поля могут воздействовать на организмы, в том числе и человека. Характер последствий зависит от напряженности полей, частоты излучения, плотности потока энергии, размера облучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма. Наиболее интенсивное воздействие электромагнитные поля оказывают на мозг, желудок, желчный и мочевой пузырь, почки. Ткани организма поглощают энергию электромагнитного поля, что сопровождается повышением температуры. При плотности потока энергии выше 10 мВт/см2 происходит перегрев организма. При длительном воздействии электромагнитных полей с меньшей интенсивностью возможны нарушения функций сердечно-сосудистой системы, обмена веществ, изменения состава крови, возникновение повышенной утомляемости, нарушений сна и т.д. Нет вполне достоверных данных о воздействии на организм человека электромагнитных полей, возникающих при работе бытовой аппаратуры (телевизоры, радиотелефоны, компьютеры и т.д.). Периодически появляются публикации о негативном воздействии этих приборов на органы зрения, центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему, о повышении опасности заболевания раком крови или мозга у пользователей приборов. Работа оператора компьютера признана работой с повышенной вредностью, но не вполне ясно является ли источником повышенной опасности электромагнитное излучение или иные факторы (технически несовершенные мониторы, повышенная напряженность труда, понижение концентрации отрицательных ионов в воздухе и др.). Отметим, что для ряда групп населения вполне реальную и серьезную угрозу представляет повышенный уровень электромагнитного излучения Солнца в периоды его повышенной активности.
| |
В результате применения ядерного оружия США в Япония, многочисленных испытания ядерного оружия в атмосфере в течение почти двух десятилетий, ряда аварий на ядерных объектах, в том числе и на Чернобыльской АЭС, поверхность Земли оказалась загрязненной радиоактивными изотопами. Много говорилось об ущербе, нанесенном аварией в Чернобыле, однако нет доступных оценок общего ущерба, нанесенного человечества с начала ядерной эры. Поэтому нелишним оказывается радиационный контроль, например, продуктов питания.
Биологические загрязнения
| |
К биологическим загрязнениям могут быть отнесены новые для данной экосистемы виды организмов, если они нарушают сложившееся в экосистеме равновесие. Актуальным для нашего региона примером является занос в 1973 г колорадского жука. Другой пример – занос на территорию юга России амброзии – злостного карантинного сорняка засоряющего посевы всех культур. Амброзия сильно истощает и иссушает почву, заглушает посевы. Пыльца амброзии вызывает заболевание – сенную лихорадку. Опаснейшим вредителем в Австралии стал завезенный из Европы кролик.
К загрязнителям внутренней среды человека относятся пищевые продукты, получаемые нетрадиционным путем. К ним относятся например маргарин, получаемый химическим синтезом из растительных жиров. В маргарине присутствует большое число конформационных изомеров, несвойственных для природных продуктов. Широко используются для производства продуктов питания белки, получаемые из нефтепродуктов и других видов нетрадиционного сырья микробиологическим синтезом. Такие белки содержат компоненты, нетипичные для природных продуктов (D – изомеры, жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода и др.). В последние годы появилось множество продуктов, получаемых с использованием сортов растений и пород животных, модифицированных с использованием генной инженерии. Эти продукты неизбежно содержат вещества, необычные для человеческого организма. Вопрос о среднесрочных и отдаленных последствиях использования в пищу этих продуктов является открытым. В США и ряде других стран приняты законы об обязательной специальной маркировке продуктов, получаемых с использованием генной инженерии. Потребитель получает в этом случае свободу выбора. В России такой закон отсутствует.
Проблема качества продуктов питания в самом широком смысле этого слова чрезвычайно актуальна в современном мире. Чрезвычайно широкое использование различных добавок различного, в том числе и синтетического, происхождения (красители, консерванты, ароматизаторы и т.д ) может иметь труднопредсказуемые последствия для организма.
Информационные загрязнения.
| |
Мониторинг окружающей среды
Под мониторингом состояния окружающей среды, и, в первую очередь, загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, понимают комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных элементов под влиянием антропогенных воздействий (академик РАН Ю.А.Израэль, 1974 г).
Основными задачами мониторинга окружающей среды (экологического мониторинга) являются:
1) наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
2) наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
3) наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
4) оценка физического состояния природной среды;
5) прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.
Целью мониторинга является своевременное принятие решений и реализация практических мер, направленных на сохранение параметров окружающей среды в приемлемых границах.
Существует классификация мониторинга по объектам наблюдения, по факторам, источникам и масштабам воздействия, по характеру обобщения информации, по методам наблюдения.
| |
Классификация по факторам воздействия: ингредиентный мониторинг (мониторинг химических загрязнителей), параметрический мониторинг (мониторинг различных природных и физических параметров – температура, электромагнитное излучение, ионизирующее излучение, шумовые загрязнения и т.д.).
Классификация по источникам загрязнения: мониторинг точечных стационарных источников (трубы газовых выбросов и жидких стоков предприятий, городов), точечных подвижных источников (транспорт), пространственных источников (населенные пункты, поля с внесенными химическими соединениями, водоемы).
По масштабам воздействия различают пространственный и временной мониторинг.
Классификация по характеру обобщения информации:
1) Точечный (импактный) – мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах;
2) локальный – мониторинг воздействия конкретного антропогенного источника;
3) региональный – мониторинг процессов и явлений в пределах какого-либо региона, где возможны отличия этих процессов и явлений от базового фона, характерного для всей биосферы;
4) национальный мониторинг в масштабах страны;
5) базовый (фоновый) мониторинг за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний;
6) глобальный – мониторинг общемировых процессов и явлений в биосфере Земли, включая все ее экологические компоненты, и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях.
Классификация по методам наблюдения: химический, физический, биологический, экобиохимический, геологический и дистанционный мониторинг.
Химический мониторинг – это система наблюдений за химическим составом атмосферы, осадков, вод водоемов и подземных вод, почв, донных отложений, растительности и организмов и контроль за динамикой распространения и изменения концентраций химических веществ _ загрязнителей. Задачей глобального химического мониторинга является определения фактического уровня содержания загрязняющих химических веществ в окружающей среде.
| |
Биологический мониторинг включает зоологический, ботанический и антропологический. По состоянию популяций организмов судят об изменениях в среде. В антропологическом мониторинге выделяют медико-биологические и социальные направления. Биологический мониторинг нередко проводят с помощью биоиндикации. Он заключается в оценке уровня вредных воздействий по состоянию некоторых мхов и лишайников, способных изменять цвет и некоторые другие свойства под действием загрязнителей.
Экобиохимический мониторинг основывается на оценке химической и биологической составляющих окружающей среды.
Геофический мониторинг – наблюдение за состоянием подземных вод и земной коры до глубины в 15 км. Это имеет важное значение, например при решении вопросов о строительстве объектов с высоким уровнем техногенной опасности (АЭС, гидроэлектростанции, плотины и т.д., особенно в сейсмоопасных регионах).
Дистанционный мониторинг – система мониторинга с использованием приборов, способных измерять параметры окружающей среды на расстоянии. Разновидностями дистанционного мониторинга являются авиационный и космический мониторинг. Используется обычно для контроля состояния атмосферы, поверхности Земли и в геологическом мониторинге.
Инженерно-экологический мониторинг – включает систему наблюдений за антропогенными изменениями природной среды и прогнозирование ее состояния (экологический мониторинг) и систему оценки техногенного источника и экологического риска в процессе функционирования объекта (геотехнический мониторинг).
Комплексный экологический мониторинг окружающей среды предполагает всестороннее наблюдение за экосистемой (биосферой). Объем получаемой при комплексном экологическом мониторинге информации должен быть достаточен для получения показателей, необходимых для оценки соблюдения экологических нормативов, выявления причин изменения показателей и определения мер для достижения нормативов.
| |
Критерии оценки качества окружающей среды. Существуют две системы оценки качества окружающей среды. Первая из них основана на определении предельно допустимых концентраций вредных веществ в различных средах. Величины ПДК зависят не только от химической природы вещества, но и от условий воздействия вещества на организм (человека). Существует система предельно допустимых концентраций вредных веществ в различных средах. Для характеристики воздушной среды используют:
ПДКр.з. – предельно допустимая концентрация веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3. Эта концентрация при ежедневной 8 часовой работе, но не более 41 часа в неделю,в течение всего трудового стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья настоящего и последующего поколений, обнаруживаемых современными методами;
ПДКм.р. – предельно допустимая максимальная разовая концентрация вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация при вдыхании в течение 20 мин не должна вызывать рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека;
ПДКс.с. – предельно допустимая среднесуточная концентрация токсичного вещества в воздухе населенных мест, мг/м3 . Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного действия при неограниченно продолжительном вдыхании.
В водной среде используют:
ПДКв – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового пользования, мг/л. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни, а также на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования;
ПДКв.р. – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей, мг/л.
Помимо этих показателей суммарное количество загрязнений воды характеризуют следующими показателями:
| |
ХПК – химическая потребность в кислороде, определенная дихроматным методом, т.е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого дихромата калия, необходимого для окисления всех восстановителей, окисляемых этим методом, содержащихся в воде, мг О2/л воды.
Отношение БПК/ХПК характеризует эффективность биохимического окисления загрязнителей.
Существуют и другие показатели качества воды.
Допустимый уровень загрязнения почвы характеризуется:
ПДКп – предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы, мг/кг. Эта концентрация не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, а также на способность почвы к самоочищающую;
ПДКпр (ДОК) – предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вещества в продуктах питания, мг/кг.
При одновременном присутствии нескольких загрязнителей их суммарное воздействие может быть различным. Возможно ослабление или усиление действия одного вещества другим, или сходное воздействие на организм (эффект суммации). Примерами могут быть фенол и ацетон, формальдегид и оксид азота (IV).
В качестве критерия качества окружающей среды используют также ПДЭН – предельно допустимую экологическую нагрузку. Для водных стоков это ПДС – предельно допустимый сброс, г/с, а для газовых выбросов –ПДВ –предельно допустимый выброс, г/с. Величины ПДС и ПДВ определяют количества вредных веществ, которые при попадании в водный или воздушный бассейн не приведут к превышению соответствующих ПДК. Эти величины используют для характеристики предприятий и их включают в паспорт предприятия.
| |
Биомасса всех составляющих экосистемы должна быть высокой. Преобладание биомассы одного компонента над биомассой другого нежелательно, особенно преобладание фитомассы над зоомассой. Это обеспечивает синтез достаточного количества кислорода и равновесие продуктов животного и растительного происхождения. Нарушение равновесие между биомассами компонентов ведет к нарушению экологического равновесия.
Система должна обладать высокой продуктивностью, т.е. выход продукции необходимого компонента относительно его биомассы должен достигать максимума. Это требование позволяет удовлетворять потребности в данном компоненте и сохранять систему.
Система должна быть устойчивой в широком диапазоне внешних условий, т.е. изменение параметров внешней среды не должно разрушать систему. Антропогенное воздействие поставило многие экосистемы на грань устойчивости.
Обмен веществ и энергии должен протекать с большой скоростью. Это является условием большой биомассы и высокой продуктивности системы.
| |
Техносфера.
Развитие производительных сил в ХХ веке привело к тому, что определяющим фактором равновесия в биосфере стал человек и созданная им техника. Возникли понятия техносфераиэкология техносферы.Существует определение, согласно которомупод техносферой следует понимать регион биосферы, в прошлом преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств, в целях наилучшего соответствия своим материальным или социально-экономическим потребностям.
Техносфера может быть определена также как регион биосферы, в котором техническое воздействие является постоянным фактором экосистемы. Строго говоря, результаты воздействия техники на окружающую среду обнаружены везде, даже в глубинных районах Антарктиды. Однако под техносферой понимают только те регионы, где техника и ее воздействие являются постоянным компонентом среды обитания человека. Таким образом к техносфере относятся все регионы присутствия человека, за исключением крайне немногочисленных районов проживания человека в условиях, близких к первобытным (некоторые области Латинской Америки, Африки и др.).
Техносфера является продуктом развития науки и техники. Основным отличием техносферы от биосферы является постоянное воздействие на организмы и, прежде всего человека, разнообразных факторов техногенного происхождения. Появление техносферы относят к середине XIX в. Основными факторами превращения биосферы в техносферу являются:
1) демографический взрыв (высокие темпы роста численности населения Земли;
2) высокая степень урбанизации населения;
3) повышение уровня потребления материальных ресурсов (повышение уровня жизни населения);
4) рост потребления и концентрация энергетических ресурсов;
5) интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства;
| |
7) рост расходов на цели, не связанные непосредственно с обеспечением первоочередных потребностей человека (военные цели, развлечения и т.д.).
Демографический взрыв. Увеличение производства продуктов питания в результате развития науки и техники, достижения фармацевтической химии и медицины, улучшение условий труда и быта привели к увеличению продолжительности жизни человека. При высоком уровне рождаемости в целом ряде регионов Земли (Азия, Африка, Латинская Америка) и отдельных слоях населения (последователи ислама и некоторых других конфессий, цветное население высокоразвитых стран), это привело к быстрому росту населения Земли (табл. 2.1). Существует несколько точек зрения на
Таблица 2.1. Рост численности населения Земли
| год | Население, млн |
| 15000 до н.э. | |
| 7000 до н.э. | |
| 2000 до н.э. | |
| >6000 |
| |
Другой подход к проблеме численности населения основан на технических расчетах максимальной численности населения, которая может существовать на Земле при существующем уровне развития науки и техники и заданном уровне потребления материальных благ. Оценки последних десятилетий колебались в пределах от 2 до 20 млрд. человек. Очевидно, что число будет определяться, прежде всего, уровнем и структурой потребления материальных благ. При минимальном уровне потребление (минимальная потребительская корзина, физиологический минимум) численность населения может намного превышать нынешний уровень. При уровне потребления, существующем в США и других высокоразвитых странах (ВВП>20000 $/год, 25 стран) существующая сейчас численность населения избыточна по объективным причинам. Очевидно, что задача определения и регулирования численности человечества в условиях существования огромного числа суверенных государств и весьма сложной структуры населения Земли решена быть не может. Однако, глобализация экономики и создание наднациональных органов управления, базирующихся на мощи отдельных государств, производственных и финансовых структур могут сделать постановку этой задачи актуальной, а ее решение экономически, политически, организационно и технически вполне осуществимым в не слишком отдаленной перспективе.
Существуют и иные точки зрения на регулирование численности человечества (фашизм, геноцид, евгеника и др.). Некоторые из них осуждены и запрещены законодательно, другие могут получить новое значение в связи с последними достижениями биологии (клонирование, создание искусственной матки, получение сперматозоидов из клеток различных тканей и др.).
| |
Повышение уровня жизни населения. Повышение материального уровня жизни человека является наиболее заметным результатом развития науки и техники в ХХ веке и, одновременно, основной причиной появления техносферы и загрязнения окружающей среды. Материальный уровень жизни современного человека в большинстве стран мира несопоставим с материальными благами, доступными сто лет назад зажиточным слоям самых высокоразвитых стран мира. Перестало быть проблемой обеспечение основных потребностей человека в пище, одежде, крыше над головой. Стали общедоступными образование, вплоть до высшего, медицинская помощь на немыслимом ранее уровне, достижения культуры, возможности перемещения. Доступ к информации приобрел фантастические размеры, невообразимые даже 20 лет назад. Искусственно создано огромное количество ненужных, а порою даже вредных, потребностей. Все это привело к колоссальному росту материального производства, которое сопровождается рядом побочных явлений, угрожающих существованию человека. Уровень развития производительных сил во многих странах давно превосходит необходимый уровень. Рыночная экономика, решая вопросы обеспечения человека всем необходимым, не может решить проблему избыточного и нерационального производства. Более того, существование этой проблемы даже не признается. Она возникнет, вероятно, только при появлении явных признаков исчерпания ресурсов Земли.
| |
Интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства. Промышленное производство в ХХ веке удваивалось примерно каждые 12-15 лет. В таком же темпе увеличивается вовлечение в производство природных ресурсов и выбросы отходов производства в окружающую среду. Современное сельское хозяйство помимо высокой энергоемкости характеризуется использованием разнообразных химических препаратов (удобрения, средства борьбы с вредителями и болезнями). Это сильно влияет на состояние биосферы, прежде всего биомы, и ведет к превращению биосферы в техносферу.
Развитие транспорта. Возможности транспорта за последние 150 лет возросли колоссально. Именно транспорт обеспечил возможность перемещения огромных потоков товаров и людей в любые регионы земного шара и превращения замкнутых, региональных экономик в экономику мировую. Одновременно, транспорт потребляет огромные количества энергии и производит аналогичные количества загрязняющих веществ. По площади воздействия на окружающую среду транспорт занимает лидирующее положение среди современной техники.
Рост расходов на цели, не связанные непосредственно с обеспечением первоочередных потребностей человека (военные цели, развлечения и т.д.). Человечество несет колоссальные расходы на военные цели. В бюджетах стран на эти цели в мирное время предусматривается до 20-30% расходов. Начиная с 1945 г. человечество переживает наиболее длительный период относительно мирного развития. Основой мира явилось создание реальной возможности полного уничтожения человечества с помощью ядерного оружия и других средств массового поражения. Вопрос об уменьшении военных расходов с целью экономии ресурсов может появиться только после создания эффективных, глобальных, наднациональных органов управления. Огромные ресурсы расходуются на создание искусственных потребностей, а затем на их удовлетворение. Возможно, разумное отношение к потреблению, является одним из критериев естественного отбора в наше время.
|