Общая характеристика загрязнения естественного и антропогенного происхождения.
Загрязнение – это привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде.
Так как объектом загрязнения всегда является экосистема, наличие вредных веществ означает применение режимов воздействия экологических факторов, что приводит к нарушению в экологической нише (или звена в пищевой цепи). Это в свою очередь приводит к нарушению обмена веществ, снижению интенсивности ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивности биоценоза в целом.
Прежде всего, выделяют два типа загрязнений:
─ природные загрязнения,
─ антропогенные загрязнения.
Природное загрязнения возникают в результате естественных причин (пыльные бури, вулканический пепел, естественные выходы нефти и газа, месторождения сульфидов (сернистый газ), радиоактивных руд (радон), подземные, лесные, степные пожары и т.д.).
Антропогенное загрязнения – возникает под влиянием деятельности человека (промышленные предприятия, свалки бытовых отходов, теплоэнергетический комплекс, транспорт, животноводческие комплексы, склад химических веществ).
В большинстве случаев экологическими проблемами становятся последние, однако иногда сильные вулканические загрязнения могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Примером такого явления может служить извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль в 2010 году, которое привело к закрытию воздушного пространства над Европой в связи с загрязнением атмосферы вулканической пылью.
Антропогенные загрязнения можно классифицировать разными способами.
Классификации загрязнений антропогенного происхождения.
Виды и типы загрязнения могут проявиться в форме:
─ катастрофы (внезапного закономерного или незакономерного явления большого масштаба, трудно прогнозируемого и не регулируемого),
─ случайного загрязнения (незакономерного, регулируемого явления, которое можно предотвратить).
По масштабам выделяют:
─ глобальное или фоново-биосферное загрязнение (обнаруживаются в любой точке планеты далеко от его источника (ДДТ, радиация, бензопирен, полихлориды)),
─ региональное загрязнение (обнаруживается в пределах значительного пространства (региона), но не распространено повсеместно),
─ локальное загрязнение (загрязнение небольшого участка, обычно вокруг предприятия, города или его части, населенного пункта).
По объектам загрязнения различают:
─ загрязнение атмосферного воздуха,
─ загрязнение поверхностных и подземных вод,
─ загрязнение почв,
─ загрязнение космического пространства.
Классификация загрязнений, основанная на системном подходе:
─ ингредиентное загрязнение ( совокупность веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам;
─ параметрическое загрязнение (изменение качественных параметров окружающей природной среды (шумовое, тепловое, радиационное, электромагнитное));
─ биоценотическое загрязнение (воздействия, вызывающие нарушения в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т.д.));
─ стационарно - деструктивное загрязнение (воздействие, приводящее к нарушению и преобразованию ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (вырубка лесов, эрозия почв, зарегулирование водотоков)).
По видам загрязняющих агентов выделяют:
─ физическое (тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое, радиационное и др.);
─ химическое (тяжелые металлы, пестициды, аэрозоли, детергенты и т.д.).
─ биологическое (микробное − патогенные микроорганизмы, биотическое − продукты генной инженерии);
─ механическое – (пыль, мусор);
─ информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства).
Физические загрязнения окружающей природной среды.
Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды.
Тепловое загрязнение определяется влиянием тепловых полей на воздушную и водную среду. Отрицательное воздействие тепла на воздушную среду обнаруживается путем повышения тепловых градиентов, что влечет за собой изменение энергетических процессов в атмо- и гидросфере в сельскохозяйственной и особенно городской местности. Источниками теплового загрязнения в пределах городских территорий служат подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160°С), теплотрассы (50-150°С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45°С) и т.д.
Отрицательное воздействие на гидросферу обозначается ростом температуры воды, приводящим к уменьшению растворимости кислорода, что снижает активность всего биоценоза водных систем, к снижению процессов естественной минерализации органического вещества в водных системах, провоцирует рост активности сине-зеленых водорослей, еще более снижающих количество кислорода в водной среде.
Шумовое загрязнение. Шум воздействует на человека и на производстве и дома. Уровни шума, точнее, уровни звукового воздействия, измеряются в децибелах (дБ).
Источниками шума являются все виды транспорта, промышленные предприятия, бытовая техника и др. Мощными источниками шума являются аэропорты, наибольший шум создают самолеты при взлете. Интенсивный шум создает железнодорожный транспорт. В жилых помещениях большое число источников шума: работающие лифты, вентиляторы, насосы, телевизоры, громкие разговоры и т. д.
Для человека практически безвреден шум в 20 - 30 дБ, 80 дБ – допустимая граница, 130 дБ вызывают болевые ощущения, а 150 – уже не переносимы. В средние века даже существовала казнь «под колокол», звон которого убивал приговоренного.
Шум вредит не только слуху, он способен повысить кровяное давление, причинить ущерб сердечно-сосудистой системе, вызвать образование язвы и даже. Возможно, усилить предрасположенность к инфекционным заболеваниям. Излишний шум затрудняет усвоение материала учащимися, становится причиной раздражительности, утомления, снижения производительности труда, повышения числа несчастных случаев, ошибок и даже порой провоцирует антисоциальное поведение некоторых людей с повышенной возбудимостью.
Особенно существенны последствия воздействия инфразвука и ультразвука. Инфразвук вызывает резонанс в различных внутренних органах человека, нарушается зрение, функциональное состояние нервной системы, внутренних органов, происходит нервное возбуждение, и др.
Вибрационное загрязнение – связано с акустическими колебаниями разных частот и инфразвуковыми колебаниями. Источниками инфразвуковых колебаний, и связанной с ними вибрации являются компрессорные, насосные станции, вентиляторы, виброплощадки, кондиционеры, турбины дизельных электростанций. Вибрации распространяются по металлическим конструкциям оборудования и через их основания достигают фундаментов общественных и жилых зданий, передаются на ограждающие конструкции отдельных помещений.
Вибрации негативно воздействуют на людей, вызывают раздражающее действие и служат помехой в работе и отдыхе.
Световое загрязнение создается при нарушении естественного режима освещенности в результате воздействия искусственных источников света, приводит к аномалиям в жизни животных и растений.
Электромагнитное загрязнение. Источниками служат высоковольтные линии электропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры и радиотелефоны. Так называемые геопатогенные (биопатогенные) зоны провоцируют серьезные изменения в организме.
Отрицательное воздействие электромагнитных излучений разной частоты и интенсивности на организм человека и все живое на Земле периодически провоцируется Солнцем во время так называемых вспышек или магнитных бурь. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечаются повышенная утомляемость, головные боли, чувство адаптации и др.
Электромагнитные излучения влияют на структуру почв, в результате чего огромные площади становятся непригодными для сельского хозяйства и лесных насаждений. Данный эффект особенно проявляется в местах расположения линий электропередачи (ЛЭП). Суммарная площадь пятна, охваченная повреждающим эффектом ЛЭП, ежегодно растет.
Радиоактивное загрязнение. Установлено, что радиоактивность любой интенсивности влияет на наследственность живых организмов. То есть, нет нижнего безопасного предела радиации для живых систем.
Ионизирующее излучение является одним из видов физического загрязнения. Оно обладает энергией, достаточной для того, чтобы выбить один или более электронов из атомов и образовать положительно заряженные ионы, которые в свою очередь вступают в реакцию и разрушают ткани живых организмов. Примерами ионизирующего излучения являются ультрафиолетовое излучение Солнца и аппаратов ультрафиолетового облучения, рентгеновское излучение, нейтронное излучение, возникающее в ходе реакции ядерного деления и ядерного синтеза, а также альфа-, бета- и гамма-излучение, испускаемое радиоактивными изотопами. У некоторых веществ все изотопы радиоактивные (технеций, прометий, а также все элементы таблицы Менделеева, начиная с полония и кончая трансурановыми).
Гамма-излучение представляет собой поток электромагнитных волн, имеет высокую проникающую способность, скорость распространения его близка к скорости света. В воздухе может распространяться на сотни метров, свободно проходить через тело человека и других организмов.
Бета-излучение – составляет поток отрицательно заряженных частичек – электронов, проникает в воздухе на несколько метров, а в живых тканях и воде на несколько миллиметров.
Альфа- излучение – э то поток положительно заряженных частичек (ядер атомов гелия), проникающая способность их небольшая, а ионизирующая способность огромна, поэтому наибольшую опасность они представляют при попадании внутрь организма.
Воздействие ионизирующего излучения на человека приводит к его облучению. Количественной оценкой ионизации организма является доза облучения. Поглощенная доза облучения – это количество энергии радиации, поглощенное единицей массы облучаемого тела. Единицей измерения поглощенной дозы является грей.
Фоновое радиоактивное излучение складывается из трех групп факторов: природного естественного радиоактивного фона, вызванного присутствием в биосфере многочисленной группы радионуклидов, технологически повышенного естественного фона, вызванного деятельностью человека, искусственных источников излучения (флюорография, рентгенодиагностика и т.п.).
Повышение дозы облучения от природных источников может быть вызвано использованием при строительстве зданий, дорог или при планировке территорий строительных материалов с высоким содержанием радионуклидов.
Опасным природным источником внутреннего облучения является газ радон. Это радиоактивный газ, продукт радиоактивного распада радия и тория. Источниками радона являются горные породы.
Источники радиоактивного излучения, созданные человеком.
Радиационные аэрозоли, которые поступают в атмосферу при испытаниях ядерного оружия.
Источники ионизирующего излучения используют во многих приборах, оборудовании в народном хозяйстве, гражданской обороне, строительстве, исследовательских целях и т. д.
Распространенным источником облучения являются медицинские процедуры (особенно рентгенологическое обследование).
Атомная энергетика вносит существенный вклад в повышение радиационного фона: при складировании отходов, образующихся при добыче и обогащении урановых руд, производстве ядерного топлива, при захоронении отработанного ядерного топлива и отслужившего срок эксплуатации оборудования АЭС, но наибольшую опасность представляют аварии на атомных электростанциях.
Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году по своим глобальным последствиям является крупнейшей экологической катастрофой в истории человечества. Суммарный выброс радиоактивных продуктов в атмосферу оценивается в 77 кг (для сравнения – при взрыве атомной бомбы над Хиросимой было выброшено 740 г радионуклидов), причем большая часть их отмечалась в радиусе до 300-400 км от станции. Искусственными радионуклидами была загрязнена значительная часть европейской территории СНГ площадью более 100 тыс. квадратных километров. В состав радиоактивных осадков вошло около 30 радионуклидов с периодом полураспада от 11 ч (криптон-85) до 24 100 (плутоний-239).
Радиоактивное излучение не оставляет внешних следов и само по себе не ощутимо, но способно разрушать молекулы в составе клеток. В больших дозах радиация может нанести им такой вред, что они перестанут делиться. Если сильно облучить все тело, клеточное деление нарушится практически во всех тканях, а значит, станет невозможным нормальное обновление крови, кожи и т.д. Возникает так называемая лучевая болезнь, которая может привести к смерти уже через несколько дней или месяцев после облучения. А очень сильная радиация способна полностью разрушить клетки и вызвать мгновенную гибель.
Радиация опасна и в низких дозах, так как может повреждать молекулы ДНК, что ведет к образованию злокачественных опухолей. Облучение яйцеклетки или сперматозоидов чревато врожденными дефектами у потомства.
Различают воздействие радиации соматическое и генетическое. Соматическое – вызвано прямым воздействием радиации на живой организм. Генетическое – последствия облучения влияют на развитие и формирование половых клеток. Это мутагенное влияние радиации. Генетически опасна доза радиации любой интенсивности.
Естественная доза облучения человека – 20-50 млрд/год (1 рентген=1 рад). Предельно допустимая величина радиации для человека, по данным международной комиссии по радиации, составляет 166 млрд/год. Смертельная доза одноразового облучения – 10 тыс. рад.
Максимальная тенденция к накоплению радиации преимущественно в своем организме наблюдается у животных.