Характеристика источников и уровней антропогенного загрязнения среды обитания и пути ее снижения

Антропогенные источники – это первичное и вторичное производство цветных металлов, стали, чугуна, железа; добыча полезных ископаемых; автомобильный транспорт; химическая промышленность; производство меди, фосфатных удобрений; процессы сжигания угля, нефти, газа, древесины, отходов и др.

Антропогенный поток поступления токсикантов  в окружающую среду превалирует  над естественным (50–80%) и лишь в  некоторых случаях сопоставим с  ним.

В качестве критериев количественной оценки уровня загрязнения окружающей среды могут  быть использованы индекс загрязнения, предельно допустимая, фоновая и  токсическая концентрации.

Индекс  загрязнения (ИЗ) – показатель, качественно и количественно отражающий присутствие в окружающей среде вещества-загрязнителя и степень его воздействия на живые организмы.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – количество вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека. Предельно допустимые концентрации веществ, загрязняющих биосферу, введены как нормирующие показатели во многих странах, в том числе и в нашей стране. Они установлены в приземной атмосфере, водах, почвах, растениях, продуктах питания.

Фоновая концентрация – содержание вещества в объекте окружающей среды, определяемое суммой глобальных и региональных естественных и антропогенных вкладов в результате дальнего или трансграничного переноса.

Под токсической концентрацией понимают либо концентрацию вредного вещества, которое способно при различной длительности воздействия вызывать гибель живых организмов, либо концентрацию вредного начала, вызывающую гибель живых организмов в течение 30 суток в результате воздействия на них вредных веществ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Влияние загрязнения окружающей среды на среду обитания и ее компоненты

3.1 Атмосфера 

     Огромное  число вредных веществ находится  в воздухе, которым мы дышим. Это  и твердые частицы, например частицы  сажи, асбеста, свинца, и взвешенные жидкие капельки углеводородов и  серной кислоты, и газы, такие, как  оксид углерода, оксиды азота, диоксид  серы. Все эти загрязнения, находящиеся  в воздухе, оказывают биологическое  воздействие на организм человека: затрудняется дыхание, осложняется  и может принять опасный характер течение сердечно-сосудистых заболеваний. Под действием одних содержащихся в воздухе загрязнителей (например, диоксида серы и углерода) подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и  металлы. Кроме того, может измениться облик местности, поскольку растения также чувствительны к загрязнению  воздуха.

     Смог (от англ. smoke – дым и fog – туман), нарушающий нормальное состояние воздуха многих городов, возникает в результате реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и оксидами азота, находящимися в выхлопных газах автомобилей.

     К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП (Программа  ООН по окружающей среде), ежегодно выделяется до 25 млрд т, относят:

     • диоксид серы и частицы пыли – 200 млн т/год;

     • оксиды азота (NxOy)   – 60 млн т/год;

     • оксиды углерода (СО и СО2)  – 8000 млн т/год;

     • углеводороды (СxНу)    – 80 млн т/год.  

     Основные  санитарные требования к качеству атмосферного воздуха. Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха является ПДК токсичных веществ. При санитарной оценке качества атмосферного воздуха принято выражать содержание загрязняющих веществ в мг на м³ воздуха. Это выражение концентрации применимо для любого агрегатного состояния примесей.

     Критерием оценки влияния выбросов предприятий  на окружающую среду является уровень  практических концентраций примесей в  атмосфере, полученных в результате рассеивания выбросов, по сравнению  с предельно допустимыми.

     Основные  организации, контролирующие выбросы  предприятий в атмосферный воздух, – санитарно-эпидемиологические станции (СЭС); территориальные управления Федеральной  службы России по гидрометеорологии  и мониторингу окружающей среды; Государственная инспекция по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок.

     Для предотвращения загрязнения атмосферы  введены нормативы на выбросы  вредных веществ непосредственно  из каждого источника (труба, шахта  и т.д.). Государственным стандартом (1990 г.) установлены величины предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ в атмосферу:

     ПДВ – количество вредных веществ, выбрасываемых  в единицу времени (г/с), которое  в сумме с выбросами из других источников загрязнения не создает  приземной концентрации примеси, превышающей  значение ПДК. Это научно-технический норматив для конкретного источника загрязнения, обязательный для данного предприятия.

     Если  в воздухе населенных мест концентрация превышает ПДК, а величина ПДВ  по объективным причинам не может  быть достигнута, то фактический выброс называется временно согласованным выбросом (ВСВ).

     Нормативные выбросы вредных веществ устанавливают  для каждого источника загрязнения  в г/с и для всего предприятия  в целом (т/год). При установлении ПДВ или ВСВ необходимо учитывать  фоновые концентрации, значения которых  определяются для предприятия территориальными организациями Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу  окружающей среды. Для городов с  населением меньше 250 тыс. человек приняты  следующие нормы фоновых концентраций основных токсикантов:

     SО ₂ – 0,1 мг/м³ СО – 1,5 мг/м

     NО₂ – 0,03 мг/м³ пыль – 0,2 мг/м³

     Физико-химические методы очистки атмосферы  от газообразных загрязнителей. Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами – создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.

     Многие  действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми  циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в  атмосферу подвергаются очистке  с помощью скрубберов, фильтров и  т.д. Это дорогая технология, и  только в редких случаях стоимость  извлекаемых из отходящих газов  веществ может покрыть расходы  на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

     Наиболее  распространены при очистке газов  адсорбционные, абсорбционные и  каталитические методы.

     Санитарная  очистка промышленных газов включает в себя очистку от СО₂, СО, оксидов азота, 8O₂, от взвешенных частиц. Все процессы очистки осуществляются с помощью специальных фильтров, скрубберов.

 

      3.2 Гидросфера 

     Гидросферой называют водную оболочку Земли. Это  совокупность океанов, морей, озер, прудов, болот и подземных вод. Гидросфера – самая тонкая оболочка нашей  планеты, она составляет лишь 10^-3% общей массы планеты.

     Роль  воды во всех жизненных процессах  общепризнана. Без воды человек может  жить не более 8 суток, за год он потребляет около 1 т воды. Растения содержат 90% воды. Сельское хозяйство является основным потребителем пресной воды.

     Хозяйственная деятельность человека привела к  заметному сокращению количества воды в водоемах суши: мелеют водоемы, исчезают малые реки, высыхают колодцы, снижается  уровень грунтовых вод. Сокращение уровня грунтовых вод уменьшает  урожайность окрестных хозяйств.

     Водоемы (в частности, пруды) представляют собой  сложную экологическую систему, которая создавалась в течение  длительного времени. В них непрерывно протекает процесс изменения  состава примесей, приближающийся к  состоянию равновесия. Значительные отклонения от состояния равновесия могут привести к гибели популяций  водных организмов, т. е. к невозможности  возврата к состоянию равновесия, а это приводит к гибели экосистемы. Процессы, связанные с возвращением экосистемы к первоначальному состоянию, называются процессами самоочищения. К важнейшим из них относятся:

• осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей;
• окисление (минерализация) органических примесей;
• окисление минеральных примесей кислородом;
• нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости воды водоема;
• гидролиз солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых гидроксидов и выделению их из раствора и др.

     Гидроресурсы  нашей страны велики, однако более 80% речного стока приходится на малонаселенные районы Севера и Востока. На Европейской  части России проживает около 80% населения и на них приходится всего 20% гидроресурсов.

     Таким образом, влияние хозяйственной  деятельности человека на кругооборот  воды в природе привело к:

• сокращению количества воды в водоемах суши;
• росту водопотребления;
• исчерпанию самоочищающей способности водоемов;
• деградации природных вод.

     Выход из положения – создание замкнутых водооборотных систем. Создание экономически радикальных замкнутых систем водного хозяйства – весьма трудная задача. Сложный химический состав сточных вод, разнообразие содержащихся в них соединений делают невозможной разработку универсальной бессточной технологической схемы. Можно говорить лишь об общих принципах создания и проектирования бессточных схем.

     Основные  положения создания водооборотных  систем:

     1. Разработка научно обоснованных  требований к качеству воды, используемой  во всех технологических процессах  и операциях. В подавляющем  большинстве случаев нет необходимости  в использовании воды питьевого  качества.

     2. Размещение на промышленных площадях комплекса производств (так называемых территориально-производственных комплексов – ТПК) должно обеспечить возможность многократного (каскадного) использования воды в технологических процессах и операциях.

     3. Последовательное многократное использование воды в технологических операциях должно по возможности обеспечить получение небольшого объема максимально загрязненных сточных вод.

     4. Использование воды для очистки газов от водорастворимых соединений целесообразно только тогда, когда из газов извлекают, а затем утилизируют ценные компоненты.

     5. Применение воды для очистки газов от твердых частиц допустимо только в замкнутом цикле.

     Методы  очистки воды.

     Практически всегда очистка промышленных стоков – это комплекс методов. Наиболее широко используется комбинация механической очистки, нейтрализации промышленных стоков, или реагентной очистки, и  биохимической очистки. Эти операции осуществляются практически во всех комплексах очистных сооружений, в  том числе и на станциях аэрации  при очистке бытовых (канализационных) стоков.

     1. Механическая очистка стоков

     Сюда  относятся отстой сточных вод  в специальных отстойниках, в  которых происходит оседание взвешенных частиц на дно отстойников; сбор нефтепродуктов и других, нерастворимых в воде жидкостей с поверхности стоков устройствами типа механических рук  и, наконец, фильтрация вод через  слой песка примерно 1,5-метровой толщины.

     2. Химическая, или реагентная, очистка

     а) Один из видов обработки сточных  вод – реакции нейтрализации. Нейтрализация – химическая реакция, ведущая к уничтожению кислотных  свойств раствора с помощью щелочей, а щелочных свойств раствора –  с помощью кислот. Самую простую  систему очистки на основе реакции  нейтрализации можно представить  в виде измельченного известняка, на который вылили раствор кислоты, а осадок собрали в отстойник.

     б) Реакции окисления-восстановления. Одним из важнейших окисляющих агентов  является хлор, поэтому большинство  химических операций со сточными водами начинается с хлорирования, чтобы  высокотоксичный хлор к концу  реагентной обработки полностью  удалялся из воды. Окислительно-восстановительные  реакции используются для превращения  токсичных веществ в безвредные.