Источники загрязнения

                                                  Введение

Загрязнением в узком  смысле считается привнесение в  какую-либо среду новых, не характерных  для неё физических, химических и  биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде. 
 
Непосредственными объектами загрязнения служат основные компоненты экотопа (местообитание сообщества): атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения являются составляющие биоценоза – растения, животные, микроорганизмы. 
 
Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней и сорняков. 
 
Среди ингредиентов загрязнения – тысячи химических соединений, особенно металлы и оксиды, токсические вещества, аэрозоли. Разные источники выбросов могут быть одинаковыми по составу и характеру загрязняющих веществ. Так, углеводороды поступают в атмосферу и при сжигании топлива, и от нефтеперерабатывающей, и от газодобывающей промышленности. 
 
Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), подающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации – предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

            Глава 1. Источники загрязнения среды обитания. 

1.1 Классификация, характер и причины загрязнения среды обитания 
 
   В результате воздействия человека изменяется климат, рельеф поверхности, химический состав атмосферы, исчезают виды и естественные экосистемы и т. д. Наиболее важный для природы антропогенный фактор – урбанизация. 
 
   Человек активно вмешивается в экологические круговороты, используя в своих целях вещество планеты с очень невысокой эффективностью, с образованием большого количества отходов. Чтобы обеспечить жизнь одного человека, ежегодно из Земли извлекается 20 т сырья, при этом количество полезного продукта составляет не более 2% используемых природных ресурсов. Загрязнение природной среды классифицируется по большому числу факторов. 
 
   Естественные загрязнения возникают в результате природных, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, землетрясение, селевой поток и т. п.) вне всякого влияния человека на эти процессы, хотя антропогенная деятельность человека иногда способствует возникновению этих процессов. 
 
   Биотические (биогенные) (биогенами, т. е. продуктами жизнедеятельности ряда микроскопических грибов (обычно называемых плесенями), являются микотоксины. Эти агенты могут оказывать серьезное неблагоприятное воздействие на здоровье человека и животных) загрязнения связаны с распространением определенных, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т. п.) на территории (или акватории), где они ранее не наблюдались. 
 
 Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанного с массовым их размножением в средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека (например, вследствие загрязнения сточными или канализационными водами распространяются такие опасные инфекционные болезни, как азиатская холера и брюшной тиф, дизентерия и вирусный гепатит). 
 
   Антропогенные загрязнения являются результатом хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и, в первую очередь, с развитием крупных промышленных центров. 
 
   Промышленные загрязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом. 
 
   Сельскохозяйственные загрязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваиваемых культурными растениями, сбросом отходов животноводства и другими действиями, связанными с сельскохозяйственным производством. 
 
   Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортировки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Отрицательные воздействия испытаний ядерного оружия имеют место до сих пор, а массовое применение этого оружия может привести к "ядерной зиме".

                                    1.2 Масштаб загрязнения 

 
По масштабу загрязнения делятся на: 
 
·        Локальные загрязнения охватывают небольшие территории, обычно вокруг предприятия, населенного пункта и т. п. 
 
·        Региональные загрязнения выявляются в пределах значительных пространств. 
 
·        Глобальные загрязнения обнаруживаются в любой точке планеты и далеко от их источника, охватывают большие пространства с угрозой для жизнедеятельности большого количества людей и организмов.  
 
По механизму воздействия загрязнения подразделяются на: 

• механические
• физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные)
• химические
• радиационные
• биологические (биотические, микробиологические).

 
Загрязнению подвергаются все оболочки Земного шара. 
 
   Загрязнение атмосферы – привнесение в воздух или образование в нем химическими веществами или организмами физических агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образование антропогенных физических полей. 
 
Загрязнение гидросферы – поступление в воду загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды в значительных по размерам водных объектах. 
 
   Загрязнение почвы – привнесение и возникновение в почве новых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов, которые меняют ход почвообразовательного процесса (тормозят его), резко снижают урожайность, вызывают накопление загрязнителей в растениях (например, тяжелых металлов), из которых эти загрязнения прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека. 
 
   В настоящее время имеет место и загрязнения космического пространства – общее засорение околоземного и ближнего космического пространства космическими объектами. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение из-за вывода на орбиты и разрушения ядерных реакторов, кроме того "космического мусора", который вносит помехи в нормальное функционирование радиотехнических и астрономических приборов.

                                    1.3 Причины безопасности 
 
   Главными причинами, представляющими опасность не только для ОС, но и для биосферы в целом, являются: 
 
    – использование человеком преимущественно внутренних по отношению к биосфере источников энергии (органическое топливо); 
 
    – использование нерациональных хозяйственных циклов, приводящих к возникновению отходов; 
 
    – использование вредных для природы синтетических веществ; 
 
    – уничтожение человеком структурного многообразия биосферы, что разрушает экосистемы. 
 
   Сегодня экономическое и социальное развитие общества пришло в явное противоречие с органическими ресурсопроизводящими и жизнеобеспечивающими возможностями биосферы. Промышленное, сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рекреационное и другие виды природопользования предопределили кризисную для развития общества экологическую ситуацию во многих регионах мира и на земном шаре в целом из-за истощения и загрязнения природной среды антропогенным воздействием. 
 
   Техногенные факторы загрязнения различают по: 
 
    – виду воздействия (на атмосферу, гидросферу, литосферу); 
 
    – масштабу воздействия (локальные, региональные, глобальные); 
 
    – характеру воздействия (прямые и косвенные); 
 
    – продолжительности воздействия (кратковременные, долговременные, постоянные); 
 
    – агрегатному состоянию (газообразные, жидкие, твердые); 
 
    – интенсивности воздействия. 
 
   В настоящее время масштабы промышленного загрязнения достигли угрожающих размеров, создавая порой критические ситуации для проживания человека на Земле. Так, например, ежегодно: 
 
    – в Мировой океан поступает до 10 млн т нефтепродуктов; 
 
    – в атмосферный воздух выделяется промышленными предприятиями и транспортом 1 млрд. т аэрозолей и сажи; 
 
    – во внутренние водоемы и водотоки поступает свыше 500 млрд. т промышленно-бытовых стоков; 
 
    – при сжигании 10 млрд. т условного топлива выделяется около 150 млн. т сернистого ангидрида и порядка 30 млрд. т двуокиси углерода, способствующие возникновению парникового эффекта; 
 
    – акустическая среда заполняется шумом от промышленных установок, транспорта и т. д.; 
 
    – из недр Земли извлекается до 4 тыс. км3 горных пород, в результате образуются карьеры глубиной до 1 км и нарушаются гидрогеологические условия; 
 
    – количество бытовых и промышленных отходов увеличивается (по данным ООН, 3 млрд т в год – в настоящее время); 
 
    – загрязнение вод, объем которых в мире постоянно возрастает более чем на 700 км3, причем 1 м3 сточных вод загрязняет 50–80 м3 чистых вод [1], увеличивается. 
 
   Основной вклад в загрязнение ОС вносят промышленность, энергетика, транспорт. 

                                1.4 Промышленные загрязнения 
 
  По своему происхождению промышленные загрязнения могут быть: 
 
1.                              Механические – запыление атмосферы, твердые частицы и разнообразные предметы в воде и почве. 
 
2.                              Химические – всевозможные газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, попадающие в атмосферу, гидросферу и почву и вступающие во взаимодействие с ОС. 
 
3.                              Физические – все виды энергии как отходы разнообразных производств: тепловой, механической (включая вибрации, шум, ультразвук), световой (видимая, инфракрасная и ультрафиолетовая части спектра), электромагнитные поля, ионизирующие излучения. 
 
4.                              Биологические – это виды организмов, появившиеся при участии человека и наносящие вред ему или живой природе (в условиях машиностроения практически отсутствуют). 
 
5.                              Тепловые (термальные) загрязнения обусловлены повышением температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов (продукты сгорания, выбрасываемые в дымовую трубу) и вод. Могут возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды (например, парниковый эффект – постоянное потепление климата на планете в результате накопления углекислого газа и других газов (метана, фтор- и хлоруглеродов), которые, аналогично покрытию теплицы, пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению уходить с поверхности Земли. 
 
6.                              Световые загрязнения вызваны нарушением естественной освещенности местности в результате действия искусственных источников света и могут приводить к аномалиям в жизни растений и животных. 
 
7.                              Акустические загрязнения связаны с превышением естественного уровня шума и ненормальным изменением звуковых характеристик в населенных пунктах и других местах вследствие работы транспорта, промышленных установок, бытовых приборов, поведения людей или других причин. 
 
8.                              Электромагнитные загрязнения возникают в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и т. п.), что приводит к изменениям в тонких клеточных и молекулярных биологических структурах. 
 
9.                              Радиоактивные загрязнения обусловлены превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде. Их последствием является радиоактивное загрязнение, вызванное действием ионизирующих излучений. 
 
   Источники загрязнения среды обитания подразделяются на сосредоточенные (точечные) и рассредоточенные. К точечным относятся дымовые и вентиляционные трубы, шахты и т. п., к рассредоточенным – факелы цехов, ряды близко расположенных труб, открытые склады и т. п. Источники загрязнения могут быть также непрерывного и периодического действия.  
                              Глава 2. Среда обитания 

       2.1Источники промышленных загрязнений среды обитания 
 
   Преобладающее воздействие на загрязнение природной среды оказывают техногенные системы с высоким уровнем экологического риска. 
 
   Техногенная система – совокупность объектов хозяйственной деятельности человека различного назначения: промышленные предприятия, транспортные магистрали, линии электропередач, буровые скважины, города, сельскохозяйственные комплексы и т. д. 
 
   Чтобы оценить влияние антропогенных загрязнений, разделим их на три большие группы: промышленные, сельскохозяйственные и военные. 
 
   К наиболее существенным промышленным загрязнениям относятся: электроэнергетика, металлургические комбинаты, нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая, химическая, нефтехимическая, угольная, газовая, лесная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, пищевая, легкая, микробиологическая промышленность, машиностроение, транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ). 
 
                                   2.2  Электроэнергетика 
 
   В настоящее время основная доля энергии производится за счет сжигания или переработки природного органосодержащего сырья – угля, нефти, газа, горючих сланцев, торфа, а также использование энергии рек путем строительства гидроэлектростанций и сооружения водохранилищ. 
 
   Наибольшему воздействию в результате деятельности энергетической промышленности подвергаются воздушный бассейн и поверхностные воды. Заметное влияние на изменение состояния ОС оказывает гидростроительство. 
 
   Водохранилища, создаваемые в результате сооружения плотин электростанций, регулируют речной сток, снижают опасность наводнений и развития эрозии почв, улучшают судоходность рек, обеспечивают снабжение водой сельскохозяйственных угодий, служат для рекреационных и других целей. 
 
   Вместе с тем запруживание рек и строительство водохранилищ нередко приводят к отрицательным последствиям. Водохранилища, особенно крупные, оказывают существенное влияние на изменение микроклимата регионов, где они расположены. При создании крупных водохранилищ происходит затопление плодородных земель и поселений. Гидросооружения влияют на уровень грунтовых вод, вызывают нередко засоление или заболачивание почв и снижение их продуктивности. 
 
   В энергетике основными источниками загрязнения являются тепловые электростанции, производство энергии на которых сопровождается в первую очередь загрязнением атмосферного воздуха. 
 
   Металлургические комбинаты 
 
   Металлургические комбинаты поставляют в ОС наибольшее число загрязнений и выбросов. На долю черной и цветной металлургии приходится более 35% всех загрязнений, поставляемых техногенными системами. Это вызвано тем, что металлургическая переработка полезных ископаемых отличается наиболее мощными потоками энергии и массы. Металлургия перерабатывает ежегодно миллиарды тонн руды, выдает сотни миллионов тонн стали, чугуна, алюминия, десятки миллионов тонн цветных металлов, сопутствующих готовых продуктов: химических соединений, строительных материалов, сорбентов. 
 
   Для выплавки 1 т алюминия требуется переработать 5–10 т руды, 1 т меди – 200 т руды; для извлечения 1 кг золота – 7000 т руды; для получения 1 т готового металла в ряде производств требуется 500–600 т чистой воды. 
 
   На всех участках технологической цепи образуются промежуточные продукты, отходы и потери: шлаки, дым, растворы, газы. 
 
   В атмосферу поступает значительное количество выбросов. Основные их компоненты – диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, сероуглерод, углеводороды и др. 
 
   Ежегодно предприятиями черной и цветной металлургии в поверхностные воды сбрасывается более 1 млн. м3 сточных вод, из них 85% – загрязненных. Вместе со сточными водами сбрасывается значительное количество загрязняющих веществ, в том числе взвешенные вещества: сульфаты, хлориды, соединения железа, тяжелых металлов и т. п. 
 
    По данным аэрокосмической съемки снежного покрова, зона действия предприятий черной металлургии прослеживается на расстоянии до 60 км от источника загрязнения, а огромные массы оксид серы комбината "Норильский никель", которые выбрасывают высокие (до 100 м) трубы, достигают Канады через Северный полюс. На этом же комбинате ежегодно образуется около 4,7 млн. т отвальных металлургических шлаков. Образующиеся "хвосты" обогащения практически не используются. В хвостохранилище их накоплено около 350 млн. т.

Нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая  промышленность 
 
   Предприятия нефтедобычи и ее переработки оказывают негативное воздействие на атмосферный воздух. Характерными загрязняющими веществами являются углеводороды, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, твердые вещества. 
 
   Значительный ущерб ОС наносят аварии на буровых установках и платформах, а также на магистральных газо- и нефтепроводах, которые являются наиболее типичными причинами загрязнения нефтью поверхностных вод. 
 
   Для предприятий нефтеперерабатывающей промышленности характерна потребность в большом количестве воды, что обусловливает необходимость их размещения вблизи водоемов и вынуждает принимать меры по защите водных объектов от загрязнения. 
 
   Со сточными водами в водоемы поступает значительное количество нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжелых металлов. 
 
   Нефтеперерабатывающие заводы являются источниками загрязнения почвенных покровов нефтепродуктами. На нефтеперерабатывающих и сланцеперерабатывающих заводах России накоплено за предыдущие годы около 95 млн. т отходов, в том числе 2,4 млн. т – нефтешлаков, 0,8 млн. т – прудовых кислых гудронов, 1,5 млн. т – отработанных отбеливающих глин, 10 млн. т – избыточных активных илов, 80 млн. т – золы сланцепереработки. 
   Наиболее существенна для этой отрасли доля по выбросам жидких и газообразных веществ – 1/15 промышленного объема выброса этих веществ в стране. 
Химическая и нефтехимическая промышленность 
   Химический комплекс РФ включает 26 отраслей химической, нефтехимической, агрохимической и микробиологической промышленности. 
Многообразие продукции применяемых технологий и сырья определяют широкий спектр загрязнителей атмосферного воздуха, водных бассейнов и почв, причем выбросы, сбросы и отходы производства характеризуются существенными объемами, высокой токсичностью и образованием отходов. В некоторых районах страны воздействие химического комплекса на ОС является доминирующим. 
 
   Основными источниками вредных выбросов в атмосферу в промышленности являются производство кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), производство резинотехнических изделий, фосфора, пластмасс, красителей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола).   Сброс загрязненных сточных вод составляет более 1,6 км3, со сточными водами сбрасываются нефтепродукты, взвешенные сульфаты, фосфор, цианиды, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром, цинк, сероводород, сероуглерод, спирт, бензол, формальдегид, фенол, ПАВ, пестициды. 
 
   В результате деятельности рассматриваемых производств образуется 125 млн. т отходов, из которых используется только около 30%. 
 
Значительная часть отходов уничтожается (сжигается и вывозится на свалки) или складируется в специально отведенных местах. Хранение связано с отчуждением значительных площадей и закислением почв, только в результате деятельности агрохимического комплекса накоплено около 200 млн. т отходов.