Понятия и классификация

Загрязнение окружающей среды – поступление в природную среду любых твёрдых, газообразных и жидких веществ, микроорганизмов или энергий в виде тепловых, шумовых, вибрационных, электромагнитных и радиоактивных излучений в количествах, вызывающих изменения состава и свойств компонентов природы и оказывающих вредное воздействие на человека, фауну и флору (Касьяненко А.А., 1992).

Под компонентами природы мы понимаем атмосферу, воды и почвы. Загрязнение атмосферы, поверхностных вод суши, подземных и грунтовых вод, вод морей и океанов, почвы приводит к нарушению физико-химических процессов, изменению теплового и радиационного балансов окружающей среды, оказывает вредное влияние на самого человека, животный и растительный мир.

Имеется довольно много определений загрязнения и их классификации (Голдовская Л.Ф., 2005). В докладе официальной комиссии Белого дома (США) дано следующее определение загрязнения окружающей среды (Рамад Ф., 1981):

«Загрязнение – есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственные ресурсы, через воду или другие биологические продукты (вещества). Они также могут воздействовать на человека, ухудшая физические свойства предметов, находящихся в его собственности, условия отдыха на природе и обезображивая её саму».

Н.Ф. Реймерс определяет загрязнение окружающей среды как «привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для неё физических, химических, информационных и биологических факторов, или превышение естественного среднего уровня содержания данных факторов в среде, приводящее к негативным последствиям».

Исчерпывающе информативно и хорошо сформулировано определение у
Ю.И. Скурлатова «Под загрязнением окружающей среды понимается поступление в природную среду любых твёрдых, газообразных или жидких веществ, микроорганизмов или энергии (тепловой, электромагнитной, радиационной, звуковой) в количествах, вызывающих изменение состава и свойства компонентов природы, оказывающих вредное влияние на человека, флору и фауну» (Скурлатов Ю.И. и др., 1994).

Загрязнения имеют естественное или искусственное происхождение.

Так, например, количество только механически извлекаемого человеком материала из литосферы Земли при добыче полезных ископаемых и строительстве составляет 100 млрд т в год, что примерно в четыре раза больше массы материала сносимого водами рек в океаны в процессе размыва суши (рис.3.1) (Королёв В.А., 2003).

Рис. 3.1. Объёмы некоторых потоков минеральных веществ на Земле

в млрд т в год (по Л.Г. Бондареву)

Морская абразия – Разрушение волнами и прибоем морских берегов. Денудация – перенос породы в пониженные участки земной поверхности водой, льдом, ветром, силой тяжести (Королёв В.А., 2003)

Естественное загрязнение возникает вследствие землетрясений, вулканической деятельности, лесных пожаров, бурь, наводнений и других стихийных бедствий. Например, при извержении вулканов в атмосферу поступают тысячи тонн вредных веществ: водяного пара – 79 об.%, СО₂ – 12 об.%, SO₂ – 7 об.%,, N₂ – 1 об.%, и в сумме (CO+H₂S+ HCl+CH₄ +Ar) – 1 об.%. Кроме того, в атмосферу выбрасывается до нескольких миллионов тонн вулканической пыли.

Антропогенные воздействия человека на окружающую среду становятся соизмеримыми с воздействием естественных природных процессов или превосходят их и влекут за собой изменения в экологических системах, ландшафтах и природных комплексах.

Ежегодный объём наносов, перемещаемых всеми текущими водами на земной поверхности, составляет не более 13 км³, т.е. в 30 раз меньше, чем перемещается горных пород при строительстве и добыче полезных ископаемых. При этом надо иметь ввиду, что суммарная мощность производства в мире удваивается каждые 14–15 лет.

О масштабах антропогенного загрязнения можно судить по данным, представленным в табл.3.1.

Таблица 3.1

Масштабы антропогенного воздействия на биосферу

(по данным Скурлатов Ю.И. и др., 1994)

Многие вещества промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов, попав в биосферу, не разлагаются ни путём химических, ни путём биологических превращений и, таким образом, не утилизируются в биологическом круговороте. Биосфера загрязняется, теряет способность к самоочищению и становится опасной для жизни.

Виды загрязнений многообразны и связаны с человеческой деятельностью (Голдовская Л.Ф., 2005):

· выбросы вредных веществ в атмосферу (твёрдых частиц пыли, дыма, золы, сажи; газообразных веществ – сернистого газа SO₂, окислов азота NO_x, углекислого газа CO₂, угарного газа CO, углеводородов C_xH_y и др.);

· попадание в природные воды сточных вод больших животноводческих комплексов, промышленных и бытовых сточных вод, содержащих различные неорганические и органические вещества и микроорганизмы;

· загрязнение водной среды и почвы нефтепродуктами, минеральными солями, тяжёлыми металлами (Hg, Cd, Pb, Cu, Zn и др.), СПАВ (синтетическими поверхностно-активными веществами, например, моющими средствами);

· широкое применение пестицидов – химических средств защиты сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков (хлорпроизводных углеводородов, фосфорорганических и других веществ);

· засорение ландшафтов мусором и твёрдыми отходами производства и потребления (остатками исходного сырья, побочными продуктами, металлоломом, резиной, пластмассой, стеклом, тарой, бумагой и т.п.);

· повышение уровня ионизирующей радиации, источником которой являются радиоактивные вещества, такие как ²³⁵U, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и др.,

· накопление тепла в атмосфере и гидросфере, ведущее к изменению климата и другим последствиям;

· усиление звуковых и электромагнитных воздействий, существенно влияющих на жизнедеятельность человека и животных.

Существующие варианты классификации антропогенных загрязнений окружающей среды подразделяют загрязнения:

· по природе загрязнителей (физическое, химическое, биологическое и т.п.);

· по состоянию загрязняющего вещества (газ, жидкость, твёрдые отходы и т.д.);

· по стойкости загрязнения в окружающей среде (разрушаемые и неразлагаемые);

· по виду и качеству природной среды, где распространяется загрязнение (атмосфера, гидросфера, литосфера и т.п.);

· по медицинским показаниям, способу поражения человеческого организма (через пищу, при кожных контактах, при дыхании и т.д.).

Ни один из перечисленных признаков классификации не является полным, поскольку в реальных условиях живые организмы подвергаются воздействию не одного, а нескольких загрязнителей, и воздействия одного и того же вещества могут быть качественно различными, и проникать оно в организм может не одним, а несколькими путями. Например, ртуть, оказавшись в почве, затем попадает в атмосферу, воду и далее в растения и в организмы животных, и далее по пищевой цепи вместе с животной и растительной пищей проникает в желудок человека, а при дыхании – в лёгкие.

Одна из наиболее часто используемых классификаций распределяет виды загрязнений по характеру их влияния на экосистемы:

Ø изменения химического состава окружающей среды за счёт поступления чуждых естественным экосистемам веществ (отходов различных производств, инсектицидов, бытовых стоков и др.) – химическое загрязнение;

Ø изменения физических характеристик окружающей среды (теплового баланса, уровня освещённости, шума, радиационного фона, интенсивности электромагнитого излучения и др.) – физическое загрязнение;

Региональное загрязнение формируется на основе локальных загрязнений при увеличении их количества и пространственно-временных масштабов. Можно говорить о региональном загрязнении таких промышленных центров как Москва, Магнитогорск, Норильск, Череповец и др.

Глобальное загрязнение – это загрязнение, которое нарушает естественные физико-химические, биологические показатели биосферы в целом и обнаруживается практически в любой точке нашей планеты. Как правило, глобальные загрязнения связаны с трансграничными переносами поллютантов на большие расстояния от места их возникновения. К глобальным загрязнениям биосферы следует отнести радиоактивные выпадения. Так до второй мировой войны естественный радиационный фон на большей территории земной поверхности составлял от 0,07 до 0,09 мкЗв/час. После ядерных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, нескольких тысяч испытаний ядерного оружия и радиационных аварий на АЭС, радиационный фон увеличился до уровня 0,12 – 0,27 мкЗв/час. Основными химическими трансграничными загрязнителями являются оксиды углерода, серы и азота (CO_x, SO_x, NO_x), углеводороды (C_xH_x), и взвешенные частицы: пыль, сажа.

Биологические загрязнения представляют собой биотические или микробиологические загрязнения.

3.1.2. Источники и объёмы загрязнения

Сведения об источниках и объёмах загрязнения можно найти во многих работах (Оценка…, 1996; Сармурзина А.Г., 2004; Человек…, 2003) и др.

Современная технология характеризуется в глобальном масштабе исключительно низким выходом полезного продукта по отношению к общему количеству перерабатываемого сырья. Масса конечного продукта составляет 2 – 4 %, а 96 – 98 % исходных материалов идут в отходы.

Объёмы отходов постоянно возрастают и составляют многие миллионы тонн в год. В табл. 3.2 приведены данные по некоторым видам загрязнений и отходов по состоянию на 1970 и 2000 г. Почти все отходы за два десятилетия увеличились в три и более раза.

Таблица 3.2.

Объём (в млн т ) и структура отходов производства и потребления в мире

Твёрдые отходы горно-обогатительного комбината, например, представляют собой однородную массу мелкой породы, из которой извлечены полезные ископаемые. Эта масса складируется в отвалах, занимающих площади, на которых ранее располагалось несколько деревень со всеми сельскохозяйственными угодьями. Но не только потерями плодородных земель и изменением ландшафта наносят вред эти отвалы. С их поверхности ветер уносит в атмосферу тысячи тонн пыли, а дождевые воды вымывают из них вредные вещества, которые попадают в грунтовые воды и близлежащие водоёмы. Примеры негативного воздействия твёрдых отходов можно множить и множить.

Вызывает серьёзное беспокойство повышение в природной среде ионизирующей радиации, накапливающейся в результате испытаний ядерного оружия и производства электроэнергии на атомных электростанциях (АЭС).

Химические вещества, загрязняющие окружающую среду, называют поллютантами (от латинского pollutio – марание), русский синоним – загрязнители. Загрязнители образуются в результате деятельности человека и, попадая в окружающую среду, нарушают баланс веществ в экосистемах и делают среду обитания менее благоприятной или вовсе неблагоприятной.

Химические загрязнения чрезвычайно многочисленны и разнообразны. Это – выбросы химических соединений и смесей в газообразном, жидком и твёрдом виде, поступающие в воздушную, водную и почвенную среду с производственными и коммунально-бытовыми отходами, при сжигании любых горючих веществ.

По оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в практике используется до 600 тыс. химических соединений из более чем 6 млн известных. Из этих соединений около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными. По мере освоения новых технологических процессов и создания новых продуктов производства число загрязняющих веществ возрастает. При этом во всём мире рост количества вновь используемых веществ опережает возможности исследования их воздействия на человека и животных.

Наиболее уязвимым компонентом окружающей среды является вода. Объём сточных вод в мире достигает 450 км³ в год, на их обезвреживание идет до 6 000 км³ чистой воды. К 2000 г. при сохранении темпов экономического развития и существующих технологий производства объём сточных вод может увеличиться в 12 – 15 раз и на их обезвреживание потребуется использовать все запасы пресной воды.

Биологическое загрязнение окружающей среды тесно связано с физическим и химическим, так как нарушение естественных процессов, наличие в воздухе, воде и почвах органических химических соединений, повышение уровня радиации, тепла и электромагнитного излучения во многих случаях способствуют усилению и ускорению биологических процессов. Удобрения и органические отходы сельскохозяйственного производства, органические отходы промышленного, медицинского и пищевого производства и биотехнологий также представляют собой материалы биологического загрязнения. Биологическими факторами загрязнения являются микробная обсеменённость воздуха, воды и почв. Микробная обсеменённость включает бактерии, грибки, простейшие, одноклеточные водоросли и вирусы, риккетсии, а также биологически активные вещества: белки, витамины, ферменты, гормоны. Наличие этих организмов и веществ в окружающей среде приводит к многочисленным заболеваниям человека, инфекционным заболеваниям желудочно-кишечного тракта (малярия, холера, тиф, дизентерия и т.д.), инфекционным и аллергическим заболеваниям органов дыхания (бронхиты, астма, туберкулёз), отравлениям, развитию раковых заболеваний, заболеваний кожных покровов и многим другим болезням.

Даже эта краткая характеристика загрязнений окружающей среды показывает, насколько важной стала проблема загрязнений в наши дни.