Особенности техногенных систем как среды обитания человека

Биосфера все более насыщается вредными для живых организмов веществами антропогенного происхождения. Миллиарды тонн в год этих веществ выбрасываются в атмосферу, сбрасываются в водо­емы, накапливаются в отходах. С воздушными по­токами, речными и морскими течениями вредные вещества переносятся на большие расстояния че­рез границы государств, создавая глобальную про­блему загрязнения, наносят ущерб здоровью людей, природе, материальным ценностям.

На территории России 24 тысячи предприятий выбрасывают вредные вещества в атмосферу и во­доемы. Более половины выбросов приходится на транспорт. Ежегодно в России улавливается и обез­вреживается 76% от общего количества отходящих вредных веществ, 82% сбрасываемых сточных вод не подвергаются очистке.

Качество вод основных рек на территории Рос­сии оценивается как неудовлетворительное. Реки Волга, Дон, сибирские реки загрязнены органическими веществами, соединениями азота, тяжелыми металлами, фенолом, нефтепродуктами.

Более четверти сельскохозяйственных угодий подвержены эрозии. Эрозия — это разрушение по­чвы водой и ветром, перемещение и переотложение продуктов разложения. Опасные размеры приобре­ли процессы заболачивания, засоления почв. Нуж­даются в рекультивации 1,2 миллиона гектар зем­ли, нарушенных при разработке полезных ископа­емых, строительно-дорожных работах. Большой урон землям нанесли ядерные испытания, аварии на атомных станциях.

Особую опасность представляют неконтролируе­мые выбросы и сбросы вредных веществ в природную среду. По данным Федеральной службы Рос­сии по гидрометеорологии и мониторингу окружа­ющей среды только за июль 1994 года экстремаль­но высокое загрязнение (превышение ПДК по ряду веществ в 100 и более раз) наблюдалось в 15 случа­ях на 8 водных объектах России. Так, в реке Белой в Башкирии концентрация ионов меди составила 300 ПДК, в реке Бляве в Оренбургской области 200 ПДК. Экстремально высокое загрязнение атмосфер­ного воздуха (превышение максимально разовых ПДК за 20-минутный период наблюдений в 50 раз и более или среднесуточных ПДК в 50-49 раз) воз­никло, например, на станции Кинель. Произошла утечка из цистерны кислотного меланжа. В возду­хе у населенного пункта была отмечена концентра­ция этилбензола 59 ПДК, ксилола 16,5 ПДК, хло­ристого водорода 8,1 ПДК.

Высокое загрязнение воздуха (превышение ПДК в 10 и более раз) отмечено 18 раз в 8 городах в течение месяца. Высокое загрязнение (превышение ПДК в 10—99 раз) зарегистрировано в 66 случаях на 57 водных объектах. В половине случаев высокое загрязнение наблюдалось в бассейне реки Вол­ги с ее притоками Окой и Камой на территории шести областей азотом нитритным 10-30 ПДК, железом 2—8 ПДК, в Астраханской области — неф­тепродуктами до 30 ПДК.

В это же время наблюдались случаи загрязнения почвы. Так, на железнодорожной станции Сызрань-1 при проведении маневренных работ была пробита цистерна, из которой вытекло на пути около 9 тонн бензина.

Деградация окружающей среды, прежде всего, ска­зывается на состоянии здоровья и состоянии генети­ческого фонда людей. Приоритет материальных по­требностей находится в очевидном противоречии с ограниченностью природных ресурсов. Безудержное развитие энергетики привело к кризису развития ци­вилизации. Очевидной становится необходимость от­каза от имеющего негативные или непрогнозируемые последствия вмешательства в тончайшие внутренние механизмы функционирования биосферы, которые вырабатывались миллиардами лет эволюции.

Антропогенное загрязнение атмосферы

Газовый состав атмосферы Земли обеспечивает условия для жизни и защищает все живое от жест­кого облучения космической радиацией. Деятель­ность человека изменяет сложившееся в природе равновесие. Сильное загрязнение атмосферы про­исходит в больших городах: 90% веществ, загряз­няющих атмосферу, составляют газы и 10% — твер­дые частицы.

Наиболее опасным результатом загрязнения яв­ляются смоги. Смог появляется при неподвижном воздухе, когда, с одной стороны, отсутствуют гори­зонтальные ветры, а с другой — распределение темпе­ратуры по высоте атмосферы таково, что отсутствует вертикальное перемешивание атмосферных слоев. Перемешивание, или конвекция, воздуха тропос­фере происходит за счет того, что по мере движе­ния вверх от земли через каждые 100 метров тем­пература снижается на 0,6°С. По высоте 8—18 км изменение температуры меняет знак, то есть наступает потепление. Таксе явление называется ин­версией. При определенных условиях инверсия тем­пературы наблюдается уже в нижних слоях тро­посферы и ведет к прекращению перемешивания воздуха выше уровня инверсии. Иногда в зимние месяцы можно наблюдать местонахождение инвер­сии между загрязненным нижним слоем воздуха и верхним прозрачным слоем.

Смоги бывают двух типов. Смог, называемый лон­донским, наблюдается в туманную безветренную по­году. Весь дым не уносится ветром, а задерживается туманом и остается над городом, производя тяже­лое действие на здоровье людей. В Лондоне в дни таких сильных смогов было отмечено повышение смертности. Замена твердого топлива газообразным значительно уменьшает задымление.

Второй тип смогов — фотохимический, появля­ется в больших южных городах в безветренную яс­ную погоду, когда скапливаются окислы азота, со­держащиеся в выхлопных газах автомобилей. Эти соединения под действием солнечного излучения проходят цепь химических превращений. Основны­ми компонентами фотохимического смога являют­ся: озон, двуокись азота N0₂ и закись азота N₂0. Скапливаясь в больших количествах, эти вещества и продукты их распада под действием ультрафио­летового излучения вступают в химическую реак­цию с находящимися в атмосфере углеводородами С_nН_n. В результате образуются химически актив­ные органические вещества пероксилацилнитраты (ПАН), которые оказывают вредное влияние на орга­низм человека: раздражают слизистую оболочку, ткани дыхательных путей и легких, эти соединения обесцвечивают зелень растений. Вредное воз­действие на окружающую среду и организм челове­ка оказывает избыток в смоге озона, обладающего сильными окислительными свойствами.

Углеводороды в смоге частично имеют естествен­ное происхождение. Метан выделяется при разло­жении и гниении растений. Другие углеводороды выделяются в результате работы нефтеперегонных заводов, двигателей внутреннего сгорания.

На долю автотранспорта приходится до 50% об­щего объема атмосферных выбросов техногенного происхождения, в состав автомобильных выбросов входит более 170 токсичных компонентов. Вблизи дорог с высокой интенсивностью автомобильного движения наблюдаются более или менее отчетли­вые воздействия на почву, растения и животных.

Дизели представляют собой основной источник загрязнений углеводородами, в том числе канцеро­генными циклическими углеводородами, которые содержатся в саже, выбрасываемой дизельными дви­гателями.

Загрязнение воздуха при работе двигателя авто­мобиля происходит за счет того, что продукты сго­рания топлива выбрасываются из него прямо в воз­дух. Наиболее вредными из компонентов выхлоп­ных газов являются окись углерода, углеводороды и окислы азота. Согласно рекомендации всемир­ной организации здравоохранения (ВОЗ), концен­трация СО в течение восьми часов не должна пре­вышать 10 мг/м₃, большие концентрации СО ведут к необратимым изменениям в организме. Опас­ная концентрация СО наблюдается на больших пе­рекрестках в часы интенсивного движения автотранспорта. Молекулы окиси углерода соединяют­ся с гемоглобином, который переносит кислород, возникает кислородное голодание. Его признаки — покраснение кожи, мышечная слабость. Предотв­ратить необратимые изменения в организме может только вдыхание кислорода, тем эффективнее, чем выше давление кислорода (для спасения людей в тяжелых случаях применяется барокамера).

Наряду с этими компонентами существенную роль играют примеси, действие которых проявляется при малых концентрациях. Такой примесью является тетраэтилсвинец, который используется в качестве присадки к бензину и служит для предотвращения детонации топлива в двигателе. Количество его по весу немногим менее 0,1%. Работающие двигатели автомобилей ежегодно выбрасывают в атмосферу около двух миллионов тонн свинца. В результате свинец появляется уже в овощах в количестве до 2 мг/кг. Установлено, что плоды деревьев, расту­щих в полосе, до 50 метров возле автострады не следует употреблять в пищу. Избыток свинца в орга­низме ведет к свинцовому отравлению, которое про-, является вначале в неврозах, бессоннице, утомляе­мости, затем в депрессиях, ухудшении умственных способностей. Соединения свинца обладают выра­женным эмбрио - и гонадотропным действием.

Важным компонентом атмосферы является сера, которая входит в состав сульфатных аэрозолей, од­ного из наиболее распространенных видов аэрозо­лей в атмосфере. В глобальных масштабах выбро­сы SO₂ составляют 160—180 млн. тонн в год. Из них 90% приходится на сжигание минерального топли­ва и 10% на выбросы металлургических и хими­ческих предприятий. Под действием ультрафиолетового излучения сернистый ангидрид превращает­ся в серный ангидрид SO₃, который с атмосферным водяным паром образует сернистую кислоту. Сер­нистая кислота спонтанно превращается в серную кислоту, очень гигроскопичную, способную образо­вывать токсичный туман. ПДУ S0₂ в воздухе со­ставляет 100-150 мг/м³.

Очень опасными загрязнителями биосферы яв­ляются окислы азота. Ежегодно в атмосферу Зем­ли поступает около 150 млн. тонн окислов азота, половина, из которых выбрасывается тепловыми электростанциями и автомобилями, а другая поло­вина образуется в результате процессов окисления, происходящих в биосфере. Сильно ухудшает види­мость на улицах города перекись азота — газ жел­того цвета, придающий коричневатый оттенок воз­духу. Этот газ поглощает ультрафиолетовые лучи, производя фотохимическое загрязнение.

Окись азота при взаимодействии с кислородом воздуха образует двуокись азота, которая в резуль­тате реакции с атмосферным водяным паром (ра­дикалом гидроксила воды) превращается в азотную кислоту. Двуокись азота NO₂, раздражает органы дыхания, вызывает кашель, при больших концент­рациях — рвоту, головную боль.

Азотная кислота может долго оставаться в газо­образном состоянии, так как она плохо конденси­руется, и при больших концентрациях может выз­вать отек легких.

Капли облаков конденсируются на частицах аэро­золей и молекулах серной и азотной кислоты. При выпадении осадков промывается слой атмосферы между облаком и землей. Так образуются кислотные дожди, Их появление вызвано значительным накоплением окислов серы и азота в атмосфере.

Кислотные дожди подавляют биологическую про­дуктивность почв и водоемов, наносят значительный экономический ущерб. Кислотность осадков оцени­вается водородным показателем рН, равным отри­цательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода. Так, при изменении концентрации ионов 10^-1 до 10¹⁴ рН принимает значения от 1 до 14. Концентрация ионов водорода в чистой дис­тиллированной воде при комнатной температуре равна 10"⁷ моль/л, что соответствует рН=7 для ней­тральной среды. В химии кислотами считаются ра­створы с рН меньше Ь,&. Растворы с рН больше 5,6, относятся к щелочным. Кислотность дождей обусловлена, главным образом, присутствием сер­ной и азотной кислот. При сильной кислотности осадков рН может быть ниже 4,0 л при слабой кис­лотности рН превышает 5,5. Кислотные аэрозоль­ные частицы имеют небольшую скорость осажде­ния и могут переноситься в отдаленные районы на 100...1000 километров от источников загрязнений.

Кислотные дожди ведут к разрушению различных объектов и зданий, взаимодействуют с карбонатом кальция песчаников и известняка, превращая его в гипс, который вымывается дождями. Кислотные дожди вызывают активную коррозию металличес­ких предметов и конструкций.

Под воздействием кислотных дождей изменяют­ся биохимические свойства почвы, что ведет к за­болеванию и гибели некоторых видов растений. Про­мышленные выбросы привели к возрастанию содержания тяжелых металлов в отдельных элемен­тах биосферы в десятки и сотни раз. Тяжелые ме­таллы поступают в атмосферу и возвращаются об­ратно с осадками и вследствие сухого осаждения. В результате изменения рН почвы и воды изменяется растворимость в них тяжелых металлов.

Загрязнителями атмосферы принято считать наи­более токсичные металлы, ПДК которых в воздухе менее 1 мг/м³. Это Be» V, Cd, Co, Ma, Cu, As, Ni, Hg, Pb, Se, Ag, Sb, Cr, Zn. Источниками тяжелых ме­таллов являются выбросы металлургических пред­приятий, предприятий вторичной переработки цвет­ных металлов и стали, выбросы от сжигания угля, нефти, древесины, городских отходов, производства хлора, стекла, минеральных удобрений, цемента.

Кислотные дожди, взаимодействуя с тяжелыми металлами в почве, переводят их в легко усваивае­мую растениями форму'. Далее по пищевой цепи тя­желые металлы попадают в организмы рыб, жи­вотных и человека. До определенных пределов жи­вые организмы защищены от прямого вредного воздействия кислотности, но накопление тяжелых металлов опасно. Так, алюминий, растворимый в кислотной среде, ядовит для живущих в почве мик­роорганизмов, ослабляет рост корней растений. Кис­лотные дожди, закисляя воды озер, ведут к гибели их обитателей. Очевидно, что содержание цинка и кадмия в свинине и говядине часто превышает до­пустимые уровни.

Попадая в организм человека, тяжелые металлы вызывают в нем изменения. Ионы тяжелых метал­лов легко связываются с белками (в том числе с фер­ментами), подавляя синтез макромолекул и в целом обмен веществ в клетках. Так, например, кадмий накапливается в почках, поражает почки и нервную систему человека, при больших количествах приво­дит к тяжелым специфическим заболеваниям.

Сжигание горючих ископаемых и других видов топлива сопровождается выбросом углекислого газа в атмосферу. Увеличение количества углекислого газа в результате антропогенного воздействия ве­дет к изменению теплового баланса Земли. Угле­кислый газ пропускает падающее на Землю солнеч­ное излучение, но поглощает отраженное от Земли длинноволновое инфракрасное излучение. Это при­водит к нагреванию атмосферы. Загрязняющие при­меси и пыль в атмосфере поглощают часть падаю­щего на Землю излучения, что дополнительно по­вышает температуру атмосферы.

Нагретая атмосфера посылает дополнительный поток тепла на землю, поднимая ее температуру. Этот процесс называется парниковым по аналогии с парником, в который свободно проходит солнеч­ное излучение в оптической части спектра, а инф­ракрасное излучение задерживается. По мере уве­личения загрязнения атмосферы увеличивается тем­пература поверхности земли. Особенно характерно проявление парникового эффекта в городах с про­мышленным производством — температура в цен­тре оказывается на несколько градусов выше тем­пературы в окрестностях города, особенно в безвет­ренную погоду.

Основной источник атмосферной пыли — добы­ча и использование стройматериалов, металлурги­ческая промышленность. В пыли много различных минералов (гипс, асбест, кварц и др.)» около 20% окиси железа, 15% силикатов, 5% сажи, окисей различных металлоидов. Поступление техногенных частиц в атмосферу Земли составляет ежегодно 500 млн. тонн. Пыль создает экран, доя солнечной ради­ации, из-за загрязнений крупные города получают на 15% меньше солнечного света. Пыль в атмосфе­ре ведет к появлению и обострению респираторных и легочных заболеваний.

Увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов за счет уменьшения ее прозрач­ности способно вызвать таяние ледников и повы­шение уровня моря. Это может сопровождаться затоплением плодородных земель в дельтах рек, из­менением солености воды, а также глобальным из­менением климата Земли.

Разрушительное действие оказывает антропоген­ное воздействие на атмосферный озон. Озон в стра­тосфере защищает все живое на Земле от вредного действия коротких волн солнечной радиации. Умень­шение содержание озона в атмосфере на 1% приво­дит к увеличению на 2% интенсивности падающего на поверхность Земли жесткого ультрафиолетового излучения, губительного для живых клеток.

Во время работы реактивных двигателей при сжи­гании топлива азот и кислород воздуха образуют небольшое количество окислов азота, которые выб­расываются в атмосферу вместе с продуктами сго­рания. Если это происходит на небольших высо­тах, окислы азота возвращаются на землю с осад­ками. Если же окислы азота выбрасываются выше облаков, то они долго (порядка года) находятся в атмосфере и принимают участие в разрушении озо­на. Оценки показывают, что ежедневное нахожде­ние на высоте 17 километров примерно 300 сверх­звуковых самолетов ведет к уменьшению количе­ства стратосферного озона на 1%.

Наиболее сильное разрушение озона связано с производством фреонов ССl₂F₂ и CC1₃F и др. Фреоны используются в качестве наполнителей аэрозо­лей, пенящей компоненты и в качестве рабочего вещества холодильников. При использовании бал­лончиков с аэрозолями, при утечке из холодиль­ных резервуаров фреон попадает в атмосферу. Фре­оны безвредны для человека, химически пассивны. Попадая в атмосферу, на высоте в несколько десят­ков километров фреоны под действием жесткого уль­трафиолетового излучения Солнца разлагаются на составляющие компоненты. Одна из образующих­ся компонент — атомарный хлор — активно спо­собствует разрушению озона, причем, молекула хлора действует как катализатор, оставаясь неиз­менной в десятках тысяч актов разрушения моле­кул озона. Время нахождения фреонов в стратос­фере составляет несколько десятков лет. Пробле­ма влияния фреонов на стратосферный озон приобрела международное значение, особенно в связи с образованием «озоновых дыр». Принята международная программа сокращения производ­ства, использующего фреоны.

Иногда метеорологические условия способствуют накоплению вредных примесей у приземной повер­хности. Ветер может дуть вдоль ряда источников примесей, при этом примеси суммируются. При сильном ветре вредные примеси перемещаются и рассеиваются в более близких к земле слоях.

Наличие изотермических или инверсных слоев, уменьшающих вертикальный обмен в атмосфере, создает опасные метеорологические условия низких подинверсных выбросов. Выбросы выше инверсии способствуют переносу техногенных примесей на большие расстояния. Возрастает опасность значи­тельного загрязнения удаленных территорий. Зи­мой создаются более благоприятные условия для накопления примесей и концентраций окислов азо­та в атмосфере выше, чем летом.

Под гидросферой понимают совокупность всех вод Земли, находящихся в твердом, жидком и газооб­разном состоянии. Больше всего на Земле жидкой воды, она образует Мировой океан.

Вода после атмосферного воздуха представляет второй по важности компонент биосферы, поддер­живающий жизнь и оказывающий прямое влияние на здоровье человека. Вода присутствует во всей био­сфере, в живых организмах ее содержится 80—90%. Из всех запасов воды на Земле 97,5% составляет соленая. Большая часть пресной воды связана лед­никами. Запасы питьевой воды ограничены, поэто­му сохранение качества чистой воды представляет жизненно важное значение для человечества.

В естественном состоянии в воде всегда содер­жатся растворенные газы и соли, взвешенные час­тички, поэтому вкус воды разных источников различен. Минеральный баланс организма тесно свя­зан с минеральным составом употребляемой воды и пиши, а свойства воды обусловлены геохимичес­кими особенностями местности и деятельностью человека, изменяющей природный состав элемен­тов биосферы. Так, недостаток или избыток в воде микроэлементов оказывает ощутимое влияние на жизнедеятельность организма человека, микроэле­менты обладают высокой биологической активнос­тью, участвуют в обмене веществ, входят в состав гормонов и витаминов. Жесткая вода содержит мно­го кальция, оказывает негативное влияние на рабо­ту почек и желудка. Оптимальное содержание каль­ция в воде рекомендуется на уровне 50—75 мг/л, но не ниже 25 мг/л. Мягкая вода содержит мало кальция, магния, ванадия, выполняющих защит­ные функции в отношении сердечно-сосудистой си­стемы. Повышенное содержание хлоридов в воде способствует развитию гипертонической болезни.

Определены санитарные нормативы предельного содержания различных веществ в питьевой воде, превышение их может принести вред здоровью че­ловека при постоянном употреблении такой воды. Поэтому качество питьевой воды находится под по­стоянным контролем.

Основными потребителями пресной воды являют­ся промышленность и сельское хозяйство, увеличи­вается расход воды на коммунально-бытовые нуж­ды. В среднем на каждого городского жителя прихо­дится 470 тонн воды в год. Постоянный круговорот воды в природе обеспечивает ее запас, однако часть используемой воды утрачивается безвозвратно.

Потребляя чистую воду человек, возвращает ее в виде стоков. Загрязнение поверхности вод — это из­менение состава или свойств вод, вызванное прямым или косвенным влиянием производственной деятель­ности и бытовыми условиями, в результате чего они становятся непригодными для пользования. Природ­ное загрязнение происходит весной, когда с талыми водами в водоемы поступают растительные остатки, мусор, вымываемые из почвы вещества. Загрязне­ние несут стоки с полей и городских улиц во время дождей и оттепелей, осадки из атмосферы.

Химический состав воды различных водоемов во многом зависит от состава почвы, характера и сте­пени загрязнения ее и атмосферного воздуха в дан­ном регионе. Специфичными для водоемов источ­никами загрязнения являются сточные воды. Шлейф водных загрязнений от больших городов рас­пространяется по природным водотокам на десят­ки и сотни километров и может отравлять источ­ники питьевой воды, расположенные ниже по тече­нию от места выхода сточных вод.

Со сточными водами предприятий по переработ­ке нефти, природного газа, предприятий цветной металлургии в водоемы поступают вредные веще­ства. Сточные воды металлообрабатывающих про­изводств, использующих различные смазочные ма­териалы, охлаждающие жидкости, содержат ток­сичные вещества, как и воды с полей, загрязненных пестицидами. Стоки сельскохозяйственных ферм содержат большое количество аммиака, окислов азота, биологических веществ. Бытовые стоки с от­ходами моющих средств несут фосфаты. Стоки химических производств выносят в водоемы различ­ные поверхностно-активные вещества, формальде­гид, который хорошо растворим в воде и, реагируя с кислотами, образует вредные для организма че­ловека соединения.

Хлоросодержащие углеводороды, используемые в антисептиках, фунгицидах, клеях, красителях, типографской краске, консервантах древесины, по­падают в сточные воды и выделяют токсичные ве­щества. Часто в таких случаях обнаруживается по­бочный продукт — диоксин. Образуется диоксин также при одновременном попадании в водоемы хлоридов и фенола. Отмечены массовые отравле­ния людей в результате превышения ПДК диокси­на в сотни тысяч раз. Диоксин, образовавшись, прак­тически не выводится из почвы и водной системы. Он чрезвычайно токсичен для человека и живот­ных даже при очень низких содержаниях. В орга­низме диоксин вызывает повреждение печени, уг­нетение иммунной системы, а также мутагенные, канцерогенные и другие токсические эффекты. Ме­ханизм токсического действия диоксина пока еще до конца не выяснен. Это универсальный клеточ­ный яд с ПДК, равной 1 • 10^-9 мг на килограмм веса человека, то есть безопасной дозы диоксина прак­тически не существует.

Диоксин накапливается в почве, растениях, рыбе, тканях животных и в организме человека, усилива­ет воздействие на человека других химических вред­ных веществ и радиации. Существует более 200 со­единений диоксинной труппы с различной степенью ядовитости — дебензодиоксин, дебензофураны и др.

Для предотвращения загрязнения окружающей среды диоксином необходим переход на бесхлорную технологию отбеливания бумаги, очистки воды, ис­пользование для топлива неэтилированного бензина.

Результатом загрязнения природной воды антро­погенными воздействиями является:

— повышение содержания солей, поступающих со сточными водами, из атмосферы и за счет смыва твердых отходов;

— повышение содержания ионов тяжелых метал­лов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышья­ка и цинка, а также содержания фосфатов, нитра­тов и др.;

— повышение содержания биологически стойких органических соединений: поверхностно-активных веществ, пестицидов, продуктов распада и других токсичных, канцерогенных, мутагенных веществ;

— загрязнение поверхности воды нефтепродук­тами от стоков и водного транспорта (1 кг нефти может загрязнить 1 га поверхности воды и погубить 100 млн. личинок рыб);

— снижение содержания кислорода из-за загряз­нения поверхности, сокращающего доступ кисло­рода из атмосферы;

— снижение прозрачности воды, в результате чего в загрязненных водоемах создаются условия для размножения вирусов и бактерий, возбудителей ин­фекционных заболеваний;

— тепловое загрязнение водоемов горячими сто­ками, в результате чего создаются зоны с темпера­турой на 8—12°С зимой и до 50 °С летом выше, чем во всем водоеме;

— загрязнение радиоактивными изотопами хи­мических элементов.

Бытовые, производственные, сельскохозяйствен­ные, а также дождевые стоки часто вызывают эвтрофикацию — обогащение воды. В результате из­быточного поступления в водоемы минеральных фосфатов и азотных веществ появляется «цветение воды», ухудшаются физико-химические свойства, вода делается мутной, зеленой с неприятным при­вкусом и запахом. Создаются условия для буйного роста водорослей. Такой же рост наблюдается и при тепловом загрязнении. Отмирающие части водорослей, и органические загрязнения разлагаются до про­стейших соединений, продукты распада поглоща­ют кислород воды и некоторые из них токсичны. Токсичные вещества выделяются при жизнедеятель­ности некоторых водорослей. При разложении об­разуется метан, сероводород и другие, вредные для живых организмов соединения. В результате эвтрофикации могут возникать заморы рыбы и дру­гих обитателей водоемов (для жизнедеятельности рыб содержание кислорода в воде должно быть не менее 4 см³/м³). При использовании некачествен­ной цветущей воды, без предварительного ее кипя­чения населением возможны вспышки желудочно-кишечных заболеваний, отравление скота и птицы.

Источниками антропогенного загрязнения гидро­сферы радиоактивными веществами являются ат­мосферный перенос, речные стоки с материков в океаны, ядерные испытания на островах. При этом основные поступления радиоактивного загрязнения идут от:

— испытаний ядерного оружия,

— радиоактивных отходов, твердых и жидких, сбрасываемых в море;

— аварий, в результате которых радиоактивные вещества попадают в моря и океаны (Чернобыльс­кая авария, аварии судовых и космических ядер­ных установок).

Радиоактивные вещества вовлекаются морскими организмами в круговорот веществ. Радионуклиды переходят по пищевой цепи, концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая прямую угрозу, как для них, так и для лю­дей, вопреки мнению о безопасном разбавлении ра­диоактивных веществ в океане.

Почва—это верхний слой литосферы, образовавшийся из минеральных соединений под влияни­ем растений, животных, микроорганизмов и климата. Поверхностные слои почвы содержат много остатков растений и животных, разложение которых ведет к образованию гумуса. Гумус — органическая часть почвы, образующаяся в результате биохимических превращений растительных и животных остатков. В гумусе содержатся основные элементы питания растений, которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений, количество гумуса определяет плодо­родие почвы и зависит от деятельности почвенных микроорганизмов и других существ, перерабатывающих все органические остатки. Структура, хими­ческий состав, влажность почвы имеют важное зна­чение для плодородия почвы и обеспечения людей полноценными экологически безвредными продук­тами питания.

В результате деятельности человека появились факторы прямого или косвенного разрушительного воздействия на почву. Ежегодное потребление минерального сырья составляет около 100 млрд. тонн, в результате землю изрезали рудники, шахты, впадины на месте открытых разработок. Срыты природ­ные горы, на месте плодородных земель появились терриконы и отвалы отходов добычи полезных ис­копаемых. Уничтожают почву транспортные магис­трали, строительство сооружений и жилья. Уничтожение лесов ведет к эрозии почвы, размыванию ов­рагов, выдуванию плодородного слоя. Искусственные водохранилища поглотили большие площади пахот­ной земли, в ряде мест вызвали заболачивание.

Загрязнение земель свалками, выбросами газа и нефти, кислотными дождями, пестицидами и ми­неральными удобрениями ведет к деградаций почв, снижению плодородия. К сильнозагрязненным от­носят почвы, содержание загрязнений в которых в несколько раз превышает ПДК, имеющие под воздействием загрязнений низкую биологическую

продуктивность, существенное изменение физико-механических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание химичес­ких веществ в выращиваемых культурах превы­шает установленные нормы. К слабозагряз­ненным относят почвы, в которых установлено превышение ПДК веществ без видимых изменений в составах почв.

Загрязняющие почву химические элементы и их соединения создают кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия в почве, ухудшающие ее качество и плодородие. Такое действие производят кислотные дожди, чистящие средства, попадающие с отходами в почву. Соль, посыпаемая на дорогах в гололед, проникает в почву к корням растений и ведет к гибели деревьев.

Биохимические активные вещества воздействуют на микрофлору, растения и животных, населяющих почву. В частности, фунгициды, применяемые для борьбы с болезнями сельскохозяйственных растений, ведут к уменьшению количества дождевых червей.

Ряд веществ находится в почве в формах, способствующих их миграции в атмосферный воздух, поверхностные и грунтовые воды. Примерами таких веществ являются мышьяк, кадмий, свинец и другие тяжелые металлы. Несмотря на ограничение с 1970 года применение хлорорганического инсектицида (ядохимиката для борьбы с насекомыми) ДДТ, сильнейшего токсиканта в окружающей среде, сейчас в биологическом круговороте находится около миллиона тонн ДДТ. ДДТ появляется в молоке, в тканях рыб, птиц, а, следовательно, в продуктах питания.

Основным источником азотного питания растений являются нитраты. Нитраты существовали всегда в различных элементах биосферы. Применение азотных удобрений ведет к накоплению нитратов в зеленой массе, загрязнению водоемов, грунтовых вод, атмосферы. Устойчивое загрязнение биосферы нит­ратами производят химические предприятия и на­возные стоки сельскохозяйственных предприятий. Возрастание поступления в окружающую среду нит­ратов в течение последних десятилетий ведет к цело­му ряду нежелательных экологических последствий.

Растительные клетки и ткани обладают боль­шой емкостью накопления нитратов. Потребле­ние сельскохозяйственными животными кормов с высоким содержанием нитратов ведет к хрони­ческим интоксикациям, сопровождающимся сни­жением качества молочной продукции, ослаблени­ем защитных сил молодняка, снижением воспро­изводства и т.п. Снижается пищевая ценность овощей из-за уменьшения содержания витаминов, незаменимых аминокислот, изменения состава микроэлементов.

Основной источник поступления нитратов в орга­низм человека — растительные продукты. Из-за чрезмерного поступления нитратов возрастает ко­личество холестерина в крови, снижается устойчи­вость организма к воздействию мутагенных и кан­церогенных веществ. Наиболее чувствительны к действию нитратов дети, беременные женщины, пожилые люди, люди с ослабленном здоровьем.

С 1988 года установлены временные предельные нормы содержания нитратов в овощной продукции. Для взрослого человека допустимая суточная доза нитратов не более 300—325 мг, для детей 5 мг на один килограмм массы тела.

Необратимый вред почвам наносят свалки про­мышленных и бытовых отходов, В результате взаимодействия, горения, действия атмосферных осад­ков из отходов выделяются и вымываются в почву самые разнообразные вредные вещества, при их вза­имодействии образуются еще более сильные яды, отравляющие почву, атмосферу и подземные воды. Важной задачей, в связи с этим становится перера­ботка, обезвреживание, утилизация отходов, либо захоронение их в специально отведенных местах. При этом захоронение отходов должно производиться таким образом, чтобы разные виды отходов не сме­шивались: отдельно-токсичные промышленные от­ходы, радиоактивные отходы, бытовые отходы, не­токсичные промышленные отходы.

Негативное антропогенное воздействие на почву проявляется также в несовершенстве технологии зем­леделия. Технология пахоты часто ведет к эрозии плодородного слоя, орошение может сопровождать­ся засолением почв, а выпасы скота — деградацией травяного покрова и появлением условий для эро­зии. Современные сорта растений слабо усваивают питательные вещества удобрений. Ввиду широкомас­штабной деградации природной среды встала задача экологизации земледелия и повышения биологичес­кого разнообразия в агроэкосистемах, что должно снизить негативное антропогенное воздействие на почвы, повысить их плодородие.

Большое значение для восстановления нарушенных земель имеет рекультивация. Рекультивация земель — это комплекс работ, направленных на воспроизводство и улучшение всего нарушенного природно-территориального комплекса в целом. Первый этап — это подготовка территории, планировка отвалов, покрытие плодородными грунтами. Второй этап - восстановление плодородия нарушенных земель и восстанление ландшафтов.

Дата добавления: 2014-03-13; просмотров: 404; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!