Загрязнение окружающей среды

Загрязнение окружающей среды — это повышенное содержание в ней различных реагентов, не характерных для данной среды, наличие которых приводит к негативным последствиям.
Основные источники загрязнения окружающей среды, влекущие за собой глобальные изменения климата, возникают под воздействием деятельности человека, по данным мировых исследований. Источниками загрязнений в данном случае являются химические, биологические, механические.
Химические загрязнители – это тяжелые металлы, органические и синтетические соединения, соли. Они наиболее опасны из всех видов загрязнителей. Являются в основном продуктом деятельности химической промышленности. Это приводит к изменению нормального химического состава воды, воздуха и почвы. При распаде выделяют отравляющие газы, которые поднимаются в атмосферу, накапливаясь и вступая в реакцию с содержащимися в нижних слоях атмосферы частичками воды, образуя кислотные дожди. Выбросы серы и азота могут связываться с компонентами биосферы, становясь причиной появления очень ядовитых соединений, отличающихся повышенной летучестью.
Механические загрязнители – это, в основном то, чем наполнены мусорные полигоны (твердые бытовые и коммунальные отходы).
Биологические загрязнители – это патогенные бактерии и лекарства, попадающие в атмосферу от выбросов предприятиями по производству синтеза структурных элементов; продукты генной инженерии.
Все эти воздействия способствуют загрязнению воды, почвы, атмосферы.
Огромную проблему для жизни всего живого на планете создает загрязнение водных ресурсов. На сегодняшний момент «чистыми» остались только 3% от всего мирового запаса пресной воды. Основные негативные источники загрязнений – это нефтепродукты, тяжелые металлы радиоактивные вещества, канализационные стоки, синтетические удобрения, ядерные отходы, поверхностно-активные соединения, нитраты, фосфаты, и т.п. И главное «загрязняющее» действие здесь оказывают промышленные предприятия металлургической и химической отраслей, а также удобрения, пестициды и инсектициды, которые смываются с сельскохозяйственных угодий. Загрязнение вод мирового океана уже почти достигло критической отметки – отмечено, что в одном только Тихом океане плавает несколько тонн пластикового мусора, общий размер которых превышает площадь Американского континента, а также многокилометровые нефтяные пятна.
Антропогенное загрязнение почвы привело к тому, что около 30% всей поверхности суши подвержены эрозийным изменениям, 15% почв безжизненны, 23% – находятся в процессе деградации.
Кроме обычного мусора, который выбрасывается в огромных количествах в масштабах всех стран, вызывают тревогу свалки. Сжигаемые отходы засоряют множество территорий, а продукты горения портят почву необратимо. Также очень сильно ухудшают состояние почвы радиоактивные отходы атомных станций, токсичные вещества тяжелых металлов и химических соединений.
Загрязнение атмосферы, если говорить о промышленности, ведется в основном продуктами жизнедеятельности химических, нефтеперерабатывающих заводов, топливно-энергетического комплекса. Основными источниками загрязнения атмосферы выступают аэрозоли и газы, выбрасывающиеся химическими заводами; газообразные отходы предприятий топливно-энергетического комплекса; транспортные средства.
Источники загрязнения атмосферы различаются по нескольким параметрам: по мощности выброса (мощные, крупные, мелкие), высоте выброса (низкие, средние, высокие), температуре выходящих газов (нагретые и холодные). Мощные источники — это загрязнения, образующиеся от металлургических и химических заводов, заводов строительных материалов, тепловых электростанций и др. К мелким источникам загрязнения относятся небольшие котельные, предприятия пищевой промышленности, и т.п. Если есть скопление большого количества мелких источников, то возможно значительное загрязнение воздуха. Под низкими источниками понимают те, где выброс осуществляется ниже 50 м, под высокими — выброс выше 50 м. Нагретыми называют источники, у которых температура выбрасываемой газовоздушной смеси выше 50 °С; при более низкой температуре выбросы считаются холодными.
В промышленно развитых регионах отмечается повышение концентрации примесей таких тяжелых металлов, как ртуть, свинец, хром и медь. Теплоэлектростанции дают огромное количество выбросов углекислого газа, пыли, золы.
Последствия загрязнения могут быть обратимые и необратимые. В первом случае состояние окружающей среды может постепенно восстановиться, если будет прекращено ее дальнейшее загрязнение. Во втором случае полное восстановление прежних характеристик среды уже не представляется возможным, что говорит о катастрофическом уровне нанесенного природе вреда.
Классификация химических веществ для контроля загрязнения
На сегодняшний день существует несколько миллионов химических веществ и соединений, из которых несколько десятков тысяч находят применение в деятельности человека, и соответственно, могут служить источниками загрязнения окружающей среды. Кроме того, в результате развития науки и бизнеса, постоянно появляются новые химические соединения и смеси.
Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых, по списку ЮНЕСКО, особенно опасны 200 наименований.
Химические вещества в зависимости от их практического использования классифицируются на промышленные яды, используемые в производстве (органические растворители, топливо, красители; ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве; отравляющие вещества; бытовые химикаты, применяемые в виде пищевых добавок; средства санитарии, личной гигиены, косметики и т.д.;
Опасность веществ определяется по критериям токсичности (ПДК — предельно допустимая концентрация в окружающей природной среде; ОБУВ — ориентировочный безопасный уровень воздействия для окружающей природной среды), по величине порогов вредного действия (однократного, хронического), порога запаха, а также порогов специфического действия (аллергенного, канцерогенного и др.).
Показатели токсичности определяют класс опасности вещества, при этом классификация вредных веществ по степени опасности включает четыре класса:
1-й — ЧО — чрезвычайно опасные вещества, для них ПДК < 0,1 мг/м3;
2-й — ВО — высокоопасные вещества, ПДК = 0,1 — 1,0 мг/м3;
3-й — УО — умеренно опасные вещества, ПДК = 1,0-10,0 мг/м3;
4-й — МО — малоопасные вещества, ПДК > 10 мг/м3.
Примеры химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, по классам опасности:
1-й класс — мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бензапирен
2-й класс — бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
3-й класс — барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон
Если классифицировать загрязняющие вещества по группам, то они подразделяются на:
металлы;
органические загрязнители;
оксиды серы, азота и углерода.
К факторам, определяющим тяжесть воздействия загрязняющих веществ, можно отнести:
химическую природу, т.е. насколько они активны и вредны для определенного вида растений и животных;
концентрацию, т.е. содержание на единицу объема воздуха, воды, почвы;
устойчивость, т.е. продолжительность существования в воздухе, воде, почве.
Кроме того, существует классификация вредных веществ по эффекту воздействия на живой организм. При этом некоторые вещества относятся сразу к нескольким классам:
общетоксические – вещества, вызывающие общее отравление организма, при их воздействии наблюдаются судороги, расстройства нервной системы;
раздражающие – вещества, поражающие кожу, слизистую дыхательных путей, легких, глаз, носоглотки, длительное воздействие приводит к нарушениям дыхания, интоксикации и летальному исходу;
сенсибилизаторы – химикаты, вызывающие аллергическую реакцию организма;
канцерогены – одна из самых опасных групп веществ, провоцирующая возникновение онкологических заболеваний;
мутагены – вещества, изменяющие генотип человека, уменьшающие сопротивляемость организма к заболеваниям, вызывают раннее старение, негативное влияние на здоровье потомства;
влияющие на репродуктивное здоровье – вещества, вызывающие отклонения в развитии у потомства в нескольких поколениях.
Методы контроля загрязнений окружающей среды
Методы контроля загрязнений окружающей среды, или экологического контроля разделяют на дистанционные и наземные.
К дистанционным методам контроля относятся контроль посредством метеорологических станций, радиолокационных станций, гидрометеорологии, радарной аэросъемки.
Метеорологическая станция предназначена для регулярных наблюдений за состоянием атмосферы — измерения температуры, давления и влажности воздуха, скорости и направлении ветра, определения других характеристик состояния атмосферы (облачность, осадки, видимость, солнечная радиация), определение начала, окончания и интенсивности атмосферных явлений.
Радиолокационная станция обнаруживает и определяет методами радиолокации местоположения объектов в воздухе, на воде или на земле. Такая станция состоит из мощного радиопередатчика, работающего в различных диапазонах волн; антенны; радиоприемника; индикаторного устройства; вспомогательного оборудования. Получение изображений местности с помощью радиолокационной аппаратуры, установленной на летательных аппаратах, называется радиолокационной съемкой. Она может проводиться в сложных метеоусловиях и в любое время суток, а также для изучения объектов закрытых снегом, растительностью, рыхлыми отложениями и другим и способна дать дополнительную информацию, которая отсутствует на фотографиях.
Гидрометеорологические станции изучают явления и процессы, протекающие в природных водах, тесно связаны с атмосферными явлениями, образуя систему наблюдений за состоянием и качеством водной среды.
Радарная аэросъемка используется для получения изображений местности с помощью радаров, установленных на летательных аппаратах.
К наземным методам контроля относятся радиометрические методы, химические методы.
Радиометрические методы используются для аналитического контроля окружающей среды. Их использование в лабораториях контроля ограничено, так как необходимо специальное оборудование и соблюдение множества требований безопасности. Однако в тех случаях, требования к пределам обнаружения достаточно высоки, применяют радиометрические методы.
Химические методы контроля окружающей среды – это современные методы анализа оптического характера (например, спектрофотомерия в видимой, УФ-и ИК-областях), разделения на основе газовой, жидкостной и тонкослойной хроматографии. Также это и электрохимические методы (вольтамперометрия и ионометрия), у которых есть определенные преимущества — низкая стоимость расходов на эксплуатацию приборов.