Десятки раз; U, Sr, Cu, Mo – в несколько раз.

Ех: таких элементов, как Cd, Sb, Hg – в сотни раз; Pb, As, F – в

десятки раз; U, Sr, Cu, Mo – в несколько раз.

Для многих элементов большие их количества рассеиваются в окружающей среде при сжигании топлива, гл.обр. угля: As, U, Cd – десятки раз, Ртуть – в 8700 раз!

Т.к. добыча и переработка и потребление металлов идут преимущественно на суше, то и наибольший техногенный химический пресс испытывают наземные экосистемы.

Такимобразом: Техногенез — совокупность геохимических и геофизических процес­сов, связанных с деятельностью человечества, уже значительно изменил и продолжает изменять геохимическую обстановку в биосфере.

 

Энергетика техногенеза. Как и в биосфере, в ноосфере используется текущая солнечная энергия, огромное значение приобретает также сол­нечная энергия былых биосфер, заключенная в ископаемом топливе - углях, горючих газах, сланцах, нефти. Используется и энергетический источник, чуждый биосфере, - атомная энергия. Поэтому для техногенных ландшафтов характерна еще большая неравновесность, чем для природных, создаются предпосылки и для более высокой самоорганизации, хотя незнание ее законов часто приводит к уменьшению устойчивости ландшафтов, деградации природы.

Часть используемой в ноосфере энергии производит работу, другая в соот­ветствии со вторым законом термодинамики неизбежно обесценивается и выделяется в виде тепла. Пока эффект техногенного разогрева невелик — в 25 тыс. раз меньше солнечной радиации. Однако в крупных городах техногенное тепло уже достигает 5% от солнечного излучения. Главная причина — отопление жилых домов и промышленных предприятий. По М.И. Будыко, увеличение производства энергии от 5 до 10% в год приведет к тому, что через 100-200 лет техногенное тепло будет соизмеримо с величиной ради­ационного баланса земной поверхности. При этом могут произойти громад­ные изменения климата.

 

Информационные особенности техногенеза. При техногенезе в ланд­шафтах наряду с водными, воздушными биотическими и биокосными свя­зями возникли новые - социальные (между общественными группами людей) и природно-социальные, которые приобрели важнейшее значе­ние. В техногенных ландшафтах преобладает специфическая "социальная информация", намного расширились скорость и способы ее передачи (пе­чать, радио, телевидение и т.д.). Произошел информационный взрыв, хотя биологическая информация часто уменьшается.

Например, в степи растут сотни видов растений, а на полях пшеницы и других культур биологичес­кого разнообразия меньше. Создавая плантации бананов на месте тропи­ческого леса, человек еще больше уменьшает биологическую информа­цию. Даже по внешнему виду техногенные ландшафты нередко однооб­разнее природных. Так и в лесной, и в степной зонах техногенный ланд­шафт приближается к лесостепному облику — частично залесенной мест­ности (открытые пространства с участками, засаженными деревьями).

Однако потеря природной информации с избытком компенсируется рос­том техногенной. В целом в геохимическом отношении техногенные ландшафты разнообразнее природных.

В геохимическом аспекте техногенез включает: 1) извлече­ние химических элементов из природной среды (литосферы, атмо­сферы, гидросферы) и их концентрацию; 2) перераспределение хими­ческих элементов, изменение химического состава соединений, а также создание новых химических веществ; 3) рассеяние вовлеченных в техногенез элементов в окру­жающей среде.

 

Рассеяние элементов представляет часто побочный, непредусмотренный процесс (выбросы техногенных веществ в атмосферу, загрязнение почв и водоемов промыш­ленными стоками, твердыми отходами промышленного производ­ства, выбросы при различного рода аварийных ситуациях и др.). Наряду со стихийным рассеянием существует преднамеренное, за­ранее запланированное рассеяние продуктов техногенеза: внесение химических удобрений, ядохимикатов, орошение сточ­ными водами и компостами с полей орошения и др. Все эти веще­ства кроме непосредственного положительного эффекта, предус­мотренного технологией сельскохозяйственного производства, имеют и побочное как положительное, так и отрицательное дей­ствие.

Отрицательное действие техногенеза объединяется понятием — загрязнение природной среды.

Источники химического загрязнения

- промышленные предприятия;

- транспорт;

- населенные пункты и зоны отдыха (рекреации);

- сельское хозяйство.

Пути загрязнения

- выбросы в атмосферу;

- сбросы сточных вод;

- твердые отходы.

 

Таблица 1. Объем (млн. т) и структура отходов производства в мире

Категория отходов	Годы	ТЭК	Промыш-ленность	Сельское хоз-во	Коммун-бытовой сектор	ВСЕГО
Выбросы газов		17 326 43 980		1 460 3 780	2 773	19 706 50 459
Выбросы тв. частиц
Углеводо- роды
Твердые отходы		?	4 000 12 000	?	1 000 3 000	5 000 15 000
Органика		-	-	4 500 13 000		4 530 13 050
Фекальн. отходы		-	-	9 400 24 000		9 580 24 320
ИТОГО		17 501 44 404	12 665	15 383 40 849		39 126 104 094

Виды загрязнения

I. Выбросы

Горнодобывающая промышленность.

Массовые взрывы на карьерах являются очень крупными источниками пыли и ядовитых газов.

Так, на Криворожском железорудном бассейне производятся взрывы мощностью 500-700 т. взрывчатых веществ. При этом масса взрываемых пород достигает2 млн. т, а объем пылегазового облака — 15-20млн. м³. При мощном взрыве пылегазовое облако рассеивает 200-250 т пыли в радиусе 2-4 кмот эпицентра взрыва. Установлено, что в 80-е годы в Рурском и Верхнесилезском бассейнах на каждые 100 м² площади ежедневно выпадало 2-5 кг пыли, интенсивность солнечного свечения в Рейн-Вестфалии (Гер­мания) уменьшаласьна 20, а в Катовицах (Польша) — на 50%.

Запыленность воздуха повышается и за счет выветривания горных пород, складированных в отвалы. Установлено, что более 70% терриконов Кузбасса и 85% отвалов Донбасса относятся к горящим. На расстоянии до нескольких километров от них в воздухе значительно повышены концентрации S0₂, СО, СО ₂. Резко повышается загрязненность почв и поверхно­стных вод тяжелыми металлами на территориях, прилегающих к отвалам рудников по добыче полиметаллических руд, а почвенный покров в районах урановых рудников содержит высокие количества радионуклидов.

Газодобывающая и газо­транспортная отрасль.

Анализ экологических последствий эксплуатации газодобывающих объектов Медвежьего, Уренгойского, Ямбургского месторождений и систем магистральных газопроводов позволил выявить все потенциально возможные экологические про­блемы, возникающие при взаимодействии объектов газовой промышленности и ок­ружающей среды и ранжировать основные факторы техногенного воздействия по степени их влияния на природную обстановку. Основными факторами негативного воздействия на природную среду при разведке, обустройстве и эксплуатации место­рождений и газотранспортных систем являются следующие:

- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

- сбросы сточных вод на рельеф и в водные объекты;

- загрязнение экосистем нефтепродуктами, буровыми реагентами и другими тех­нологическими жидкостями; и др.

Основные виновники загрязнения атмосферы при разведке и обустройстве – это факельные установки, котельные и другие источники выбросов в атмосферу. Для оценки уровней загрязнения атмосферы при строительстве газопромысловых объектов приведена характеристика источников загрязнения атмосферы объектами пионерного выхода Бованенковского газоконденсатного месторождения (ГКМ) - таблица 2. Наиболее опасными из выбро­сов для северных экосистем являются оксиды азота, эмиссия и выпадение которого сопровождается подкисляющим и эвтрофирующим воздействием на наземные и вод­ные экосистемы.

Эмиссия загрязняющих веществ в атмосферу является постоянным фактором химического воздействия на природные экосистемы в течение всего срока эксплуа­тации объектов. Основными источниками выбросов являются технологические уста­новки линейных и дожимных компрессорных станций (ЛКС и ДКС), установок ком­плексной подготовки газа (УКПГ), газотурбинные электростанции, станции охлаж­дения газа, факельные установки, котельные и др.

Количество выбросов в атмосферу и их качественный состав различны в зави­симости от состава добываемого газа, особенностей технологии добычи и комплекса предусмотренных природоохранных мероприятий.

Таблица 2. Обобщенная характеристика загрязнения атмосферы на этапе обустройства ГКМ (на примере Бованенковского ГКМ)

Основные источники загрязнения атмосферы	Основные загрязняющие вещества	Суммарное количество выбросов
г/с	т/год
Пионерные пункты подготовки газа Пункты редуцирования газа на собственные нужды. Электростанции	Оксид азота Диоксид азота Оксид углерода	27,7 109,3 93,4	4193,3 215,8 2936,7

В процессе эксплуатации газодобывающих и газотранспортных объектов основ­ными источниками поступления токсикантов в природную среду являются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и сбросы сточных вод на рельеф и в водные объекты.

Количество выбросов в атмосферу и их качественный состав различны в зави­симости от состава добываемого газа, особенностей технологии добычи и комплекса предусмотренных природоохранных мероприятий. В табл. 3 приведены результаты обобщения данных по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу

Оксиды азота и оксид углерода поступают в атмосферу с дымовыми газами топливопотребляющего оборудования: газоперекачивающие агрегаты компрессорных станций, печей установок регенерации диэтиленгликоля (ДЭГ), факельных установок сжигания промышленных стоков, котельных и др. Выброс природного газа в атмо­сферу происходит при ремонтных работах, очистке межпромыслового коллектора, пуске и остановке газоперекачивающих агрегатов. Кроме того, метан содержится в вентиляционных выбросах технологических корпусов УКПГ и ДКС. Пары метанола и ДЭГ поступают в воздух при "дыхании" резервуаров. Пары серной кислоты нахо­дятся в вентиляционных выбросах аккумуляторных; хлора, сероводорода и аммиа­ка — в выбросах канализационных установок.

Наиболее токсичными из выбросов являются оксиды углерода, азота, углеводоро­ды и технический углерод. Наиболее стабильное вещество из выбросов - оксид угле­рода, время его жизни в атмосфере составляет 2-4 мес, однако при обычных скоро­стях его поступления в атмосферу его накопления не происходит за счет активного разложения до С0₂. Оксиды азота сохраняются в атмосфере в среднем около 3 сут. При их вступлении в реакцию с безвредными легкими углеводородами (метан) под воздей­ствием ультрафиолетового облучения возможно образование высокотоксичных соеди­нений. Кроме того, сильными токсинами являются некоторые примеси в природном газе (серосодержащие и другие соединения). Технический углерод (сажа) может нахо­дится в атмосфере от нескольких часов до двух недель. Поглощая солнечную и земную радиацию в широком диапазоне длин волн (0,25—13 мкм), он может оказывать суще­ственное влияние на термический режим атмосферы и земной поверхности, уменьшая альбедо снежного покрова от 90 % при среднем до 30 % при сильном загрязнении.

Кроме выбросов в атмосферу при штатном режиме эксплуатации объектов газо­вой промышленности, значительно более интенсивное воздействие на природные экосистемы оказывается при различного рода аварийных ситуациях, наиболее веро­ятные из которых — открытое фонтанирование газовых скважин и разрывы трубопроводов газосборной сети. При фонтанировании скважин с максимальным дебитом 750 тыс. м³/сут. (Бованенковское и Харасавэйское ГКМ) в атмосферу выбрасывается 6 163 г/с метана. При горении газа (вероятность возгорания 90 %) образуются оксиды азота и углерода в количестве 6 134,2 и 351 273 мг/с соответственно.

Таблица 3. Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу газопромысловыми объектами Медвежьего месторождения

Вещество	ПДК, ОБУВ, мг/м3	Класс опасности	Количество выбросов, т/год
Диоксид азота	0,085		653,06
Оксид азота	0,4		163,366
Оксид углерода	5,0		4 344,0
Углеводороды			495,88
Метан			14 897,3
Метанол (пары)	1,0		1,0395
Диэтиленгликоль (пары)	0,8		0,057
Серная кислота (пары)	0,3		0,36
Сварочный аэрозоль	0,15		0,027
Соединения марганца	0,01		0,00144
Соединения кремния	0,15		0,00153
Фтористый водород	0,02		0,00135
Пыль металлическая	0,15		0,53
Хлор	0,1		0,048
Аммиак	0,2		0,09
Сероводород	0,008		0,456
		ИТОГО:	20 557,1

 

Теплоэнергетика

В качестве топлива используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и реже – древесину и торф. Основными компонентами горючих материалов являются углерод, водород и кислород, в меньших количествах содержится сера и азот, присутствуюттакже следы металлов и их соединений (чаще всего оксиды и сульфиды).

В теплоэнергетике источником массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлек­тростанции, предприятия и установки паросилового хозяйства, т. е. любые промышленные и коммунальные предприятия, работа которых связана с сжиганием топлива. В состав отходящих дымовых газов входят диоксид углерода, диоксид и триоксид серы и ряд других компонентов.

Цветная металлургия является вторым после теплоэнергетики загрязнителем биосферы диоксидом серы.

Атомная промышленность.

Развитие атомной промышленности, ядерной энергетики и применениерадиоактивных изотопов в технике. Постоянным источником загрязнения радионуклидами, хотя и в меньших масштабах, являются рудники, где добываются урановые и ториевые руды. В настоящее время в качестве руды для получения урана и тория используют бурый уголь некоторых месторождений.

Весьма опасно использование бурых углей, содержащих радиоактивные элементы в качестве топлива, т.к. часть их уносится с отходящими газами на большие расстояния, а часть поступает в золоотвалы ТЭС, а оттуда — в атмосферу, почвы и воды прилегающих территорий. Аварийные выбросы радионуклидов

Химическая промышленность.

Предприятия химической промыш­ленности являются источниками менее крупнотоннажных, но значительно более разнообразных и токсичных стоков и выбросов в биосферу. К ним, в первую очередь, следует отнести органические растворители, амины, альдегиды, хлор и его производные, оксиды азота, циановодород, фториды, сернистые соединения (диоксид серы, сероводород, сероуглерод), металлоорганические соединения, со­единения фосфора, ртуть.

Содержание вредных веществ в воздушном бассейне повышается из-за размещения технологического оборудования на открытых площадках, нарушения его герметичности, большого количества наружных технологических коммуникаций.

· При сернокислотном производстве происходит выброс SО₂ и других соединений серы большими объемами.

· Заводы азотных удобрений выбрасывают в сутки 2-5 т оксидов азота, азотной и азотистой кислот; их концентрация в воздухе на расстоянии 0,5 км от предприятий достигает 1,3 мг/м³.

· Загрязняют воздух оксидами азота предприятия по производству анилиновых красителей, вискозы, фотопленки и целлулоида.

· Поставщиками хлора в атмосферу являются предприятия по производству пестицидов, органических красителей, соды, соляной и уксусной кислот.

· Фтор и его соединения поступают в атмосферу в выбросах заводов по производ­ству фосфорных удобрений, эмалей и т. п.

· Заводы синтетического каучука выбрасывают в воздушный бассейн стирол, толуол, ацетон, изопрен,

· Содовые заводы – аммиак, оксид фосфора (V), диоксид серы.

 

Ех: Катастрофа на неф­техимическом заводе в г. Бхопал (Индия) в 1984 г., когда выброс и распространение газового облака, содержащего метилизоцианат, привел к гибели 5 тыс. человек и серьезному нарушению здоровья (потеря зрения, психические расстройства и другие заболевания) более чем 200 тыс. жителей.

Транспорт

В промышленно развитых странах основным источником загрязнения атмосферы является автотранспорт, парк которого непрерывно растет. Если в 1900 г. на планете насчитывалось около 6 тыс. автомобилей, то к 2000 г. численность мирового парка автомашин достигла 500 млн. единиц (Торочешников и др., 1981).

К токсичным относят следующие компоненты выхлопных газов:

оксид углерода, оксиды азота, углеводороды. Кроме того, некоторые виды топлива содержат серу, что обусловливает содержание в выхлопных газах диоксида серы.

С начала 30-х годов тетраметил- и тетраэтилсвинец добавляют в качестве антидетонатора к подавляющему большинству бензинов в количестве 80 мг/л. При движении автомобиля от 25 до 75% этого свинца выбрасывается в атмосферу, осаждается на землю, попадает в поверхностные воды.

Городской ландшафт

Атмосферные выбросы большого городапереносятся на значительные расстояния, создавая экологическую напряженность регионального масштаба,

В загрязнении воздуха городов одно из ведущих мест занимает автотранспорт. Во многих городах на выхлопные газы автомобилей приходится 30, а в некоторых - 50% загрязнений воздуха. В Москве за счет автотранспорта в атмосферу поступает около 96% оксида углерода, 33% диоксида азота, 64% углеводородов.

Газы автотранспорта остаются в приземном слое атмосферы, что затрудняет их рассеивание. Узкие улицы и высокие здания также способствуют задерживанию токсических соединений выхлопных газов в зоне дыхания пешеходов. В состав выхлопных газов автотранспорта входит более 200 компонентов, тогда как нормируются из них немногие (оксиды углерода и азота, углеводороды). Особенно опасным компонентом отработанных газов автомобилей являются полициклические углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен.

Отработанные газы автотранспорта содержат ряд продуктов полного и неполного сгорания топлива, которые могут вступать в фотохимические реакции с оксидами азота, образуя смог — сложное сочетание пылевых частиц, капель тумана, токсичных газов. Возникая при определенных погодных условиях над крупными промышленными городами, смог вызывает удушье, приступы бронхиальной астмы, аллергические реакции, раздражение глаз. От него страдают растения, покрытия зданий, скульптуры. Печально знаменитый смог 1952 г. в Лондоне за несколько дней унес более 4 тыс. жизней.

Различают смог влажный («лондонского типа»), пред­ставляющий собой сочетание пылевых частиц и капель тумана, и смог сухой, или фотохимический («лос-анджелесского типа»), возникающий в результате воздействия ультрафиолетовой составля­ющей солнечного излучения на загрязняющие вещества, находящиеся в атмосфере. Компонентами сухого смога являются озон О₃, оксид углерода СО, оксиды азота NO_х, различные радикалы и другие токсичные компоненты.

При нормальных условиях температура воздуха понижается с высотой. Теплый воздух, поднимаясь вверх, рассеивает загрязня­ющие примеси, выбрасываемые у поверхности земли. Однако иногда в долинах, котловинах и других отрицательных формах рельефа наблюдается явление атмосферной температурной и газовой инверсии — смещения охлажденных слоев воздуха вниз и их скопление под слоями теплого воздуха. В этом случае изменение температуры атмосферы обратно нормальному и все загрязняющие примеси накапливаются в инверсионном слое, «накрывая» город, пока не изменятся метеорологические условия. При возникновении сильно­го ветра начинается смещение холодного воздуха и смог рассеивается.

Продолжительность жизни деревьев в городах значительно короче, чем в лесу. Это объясняется как неблагоприятным составом воздуха, так и характером городских почв - маломощных, зачастую подстилаемых щебнем, асфальтом, городским мусором, а также отчуждением листвы, нарушающим круговорот элементов питания.

Практически в каждом городе в большем или меньшем масштабе производят строительные материалы, а эта отрасль промышленности отличается значительным разнообразием атмосферных выбросов. Например, при производстве 1 т извести выделяется 200 кг пыли, а при получении 1 т строительного гипса - 140 кг пыли. Всего предприятия по производству стройматериалов в нашей стране выбрасывают ежегодно более 38 млн. т пыли, 60% которых составляет цементная пыль. Очистные аппараты улавливают не более 90%. Отходящие газы производства строительных материалов содержат оксиды углерода, серы, азота, углеводороды.

Еще недавно считались экологически безвредными предприятия легкой промышленности. Однако сегодня получение и использование вискозных тканей, полимеров и пластмасс, искусственной кожи, внедрение клеевых способов крепления деталей по количеству вредных выбросов сблизило предприятия этой отрасли с химической промышленностью. Атмосферные выбросы текстильной промышлен­ности содержат оксид углерода, сульфиды, нитрозамины, сажу, серную и борную кислоты, смолы, а обувные фабрики интенсивно выделяют кожевенную пыль, аммиак, ацетон, этилацетат, сероводо­род и другие токсичные соединения.

Сельское хозяйство.

Пыление при внесении удобрений и обработке полей и садов пестицидами. Хранение удобрений на открытых площадках.

II. Твердые отходы

На поверхность суши и в геологическую среду химическое загрязнение попадает в значительных количествах из твердых отходов самых разных отраслей промышленности, оказывая негативное влияние на наземные биогеоценозы и состояние недр.