Биотехнология в охране окружающей среды

В последние годы в экологической науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.

Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов, путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации (В. П. Журавлев и др., 1995).

Биотехнология нашла широкое применение в охране окружающей среды, в частности, при решении следующих прикладных вопросов:

¨ утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;

¨ биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;

¨ микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;

¨ компостировании (биологическом окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);

¨ создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

Нормирование качества окружающей среды

Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип нормирования качества окружающей среды. Этот термин означает установление нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий человека на окружающую среду.

Соблюдение экологических нормативов, т. е. нормативов, которые определяют качество окружающей среды, обеспечивает:

¨ экологическую безопасность населения;

¨ сохранение генетического фонда человека, растений и животных;

¨ рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития.

Чем меньше пороговая величина экологических нормативов, тем выше качество окружающей среды. Однако более высокое качество требует, соответственно, больших затрат, эффективных технологий и высокочувствительных средств контроля. Поэтому нормативы качества окружающей среды по мере подъема уровня развития общества имеют тенденцию к ужесточению.

Основные экологические нормативы качества и воздействия на окружающую среду:

¨ санитарно-гигиенические:

¾ предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК);

¾ допустимый уровень физических воздействий (шума, вибрации, излучений и др.);

¨ производственно-хозяйственные:

¾ допустимый выброс вредных веществ;

¾ допустимое изъятие компонентов природной среды;

¾ допустимый сброс вредных веществ;

¾ норматив образования отходов производства и потребления;

¾ допустимая антропогенная нагрузка на окружающую среду;

¾ экологическая емкость территории.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) ¾ это такие концентрации вредного вещества в почве, воздушной и водной среде, которые не оказывают негативного воздействия на здоровье человека и его потомство. В последнее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнения на здоровье человека, но и воздействие этих загрязнений на диких животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.

В настоящее время в нашей стране действует более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв.

ПДК устанавливаются на основании комплексных исследований и постоянно контролируются органами гидрометеорологической службы Госкомсанэпиднадзора.

ПДК не остаются постоянными, их периодически пересматривают и уточняют. После утверждения норматив становится юридически обязательным.

Для нормирования содержания вредного вещества в атмосферном воздухе установлены два норматива ¾ разовый и среднесуточный ПДК. Максимально разовая предельно допустимая концентрация (ПДК м. р.) ¾ это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 30 мин. рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др). Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК с. с.) ¾ это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии.

Значения ПДК наиболее часто встречающихся загрязнителей атмосферного воздуха представлены в табл. 20.1.

Таблица 20.1

Предельно допустимые концентрации вредных веществ
в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м³

При содержании в воздухе нескольких загрязняющих веществ, обладающих суммацией действия (синергизмом), например, диоксидов серы и азота; озона и формальдегида, сумма их концентраций не должна превышать при расчете единицы:

где С₁, С₂, … , С_n ¾ фактические концентрации вредных веществ в воздухе или воде;

ПДК₁, ПДК₂… ПДК_n ¾ максимально разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ, которые установлены для их изолированного присутствия, мг/м³.

Под предельно допустимой концентрацией вредного вещества в почве (ПДК, мг/кг) понимают такую максимальную концентрацию, которая не может вызвать прямого или косвенного влияния на среду, нарушить самоочищающую способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека (Защита окружающей…, 1993).

Для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются отдельно для питьевых вод (табл. 20.2) и рыбохозяйственных водоемов.

Таблица 20.2