Экология: проблемы и решения

Еще в античные времена и в раннем средневековье высказывались предположения о связи между чумой и крысами, которые в XII в. были завезены в Европу рыцарями-крестоносцами. Есть и еще предположение, что крысы были завезены в Европу во время великого переселения народов с верховьев реки Инд в 400–1200 гг. н. э. Вслед за черной крысой в середине ХVIII в. в Европу пришла серая крыса-пасюк, родиной которой являются районы к востоку от оз. Байкал и Внутренняя Монголия.

В Средние века в Центральной  Европе продолжается рост городов, рост численности городского населения. Увеличивается количество сточных вод и органических отходов, что ведет к размножению популяций крыс. Эти грызуны загрязняют продукты питания и являются переносчиками разных заболеваний. Они передают ящур, болезнь Васильева–Вейля (особый вид гепатита), лихорадку, сыпной тиф, чуму, гельминтозы. Так, некоторыми заболеваниями крыса может болеть хронически (чума), а переносчиками являются блохи.

В последние годы в России отмечается шествие инфекционных заболеваний, таких как дизентерия, сальмонолез, вирусные гепатиты А и В, дифтерия, а также каждый год Россию и весь мир в целом охватывают эпидемии гриппа. Вновь появилось уже побежденное заболевание — туберкулез.

Одним из самых, опасныx из живых организмов на Земле наука признает комаров — переносчиков малярийного плазмодия (род одноклеточных организмов, паразитирующих в красных кровяных телах, в клетках ткани, выстилающей кровеносные сосуды, и в клетках костного мозга). От малярии (болотная лихорадка) ежегодно умирает порядка  
5 млн человек. Только в Африке умирает около 1 млн детей до 5 лет. За историю человечества от малярии погибло больше людей, чем во всех войнах, полыхавших на Земле. Кроме малярии, комары переносят желтую лихорадку и более 100 различных вирусов. Каждый год от болезней, переносимых комарами, страдает более 300 млн человек. Знаменитый препарат ДДТ, ныне запрещенный к применению, спас миллионы людей от малярии, но создал опасность нарушения природного баланса, так как может находиться в окружающей среде в течение 50 лет. В результате малярия была побеждена, но сейчас снова появилась.

А.Л. Чижевский отмечал, что эпидемические катастрофы проявляют себя стихийно и напоминают динамику катастрофических явлений природного характера, которые зачастую совпадают со вспышками солнечной активности, подобно тому, как засухи, неурожаи, эпизоотии (одновременное заболевание значительного числа животных какой-либо заразной болезнью, превышающее уровень обычной заболеваемости на данной территории), массовое размножение и миграция саранчи и т. д.

В настоящее время достаточно трудно прогнозировать, какие негативные явления  в биосфере могут иметь место под влиянием Солнечной активности, так как трудно учитывать массированное антропогенное влияние на окружающую среду и ее ответную реакцию.

Контрольные вопросы

1. Источники биологических экологически вредных веществ.
2. Вредные биологические вещества и их классификация.
3. Влияние солнечной активности, солнечно-земельных связей на биосферу Земли. А.Л. Чижевский о влиянии циклов солнечной активности на эпидемии и пандемии.

Комплексное антропогенное воздействие на литосферу

Литосфера — это верхняя твердая оболочка Земли в пределах  
50–200 км. Верхняя часть литосферы является составной частью биосферы Земли.

Огромное влияние на литосферу оказывает хозяйственная деятельность человека. К настоящему времени освоено порядка 55% природных ландшафтов, 20 % суши претерпели коренные изменения вследствие застройки, мелиорации, возведения различных инженерных сооружений. Большое количество земель отчуждается, освобождается от деревьев, кустарников в интересах связистов (кабельные линии связи, НУПы, антенные поля и др.), в интересах энергетиков — ЛЭП и т. д.

Площадь планеты составляет примерно 510 млн км², а суши-149 млн км². В настоящее время порядка 200 млн га из этих земель отведены под застройки и площади застройки продолжают увеличиваться.

Техногенное воздействие человека захватывает верхнюю часть земной коры, которая рассматривается как  геологическая среда, т. е. среда, развиваемая человеком (тоннели, шахты, подземные этажи крупных городов, метро и т. д.).

Взаимодействие человека с литосферой осуществляется следующим образом:

1. Разработка богатых и крупных месторождений полезных ископаемых, что ведет к истощению минеральных запасов
2. Изменение рельефа земной поверхности, вследствие искусственного, изменения естественных ландшафтов.
3. Изменение баланса веществ в верхней части литосферы и на ее поверхности вследствие антропогенного загрязнения атмосферы, почвы и т. д.
4. Изменение состояния (режима, качества, распределения) наземной и подземной гидросферы (гидротехнические сооружения и др.).
5. Нарушение геостатического поля в верхней части литосферы.
6. Изменения водно-теплового баланса земной поверхности.
7. Изменение свойств горных пород в результате строительства и эксплуатации инженерных сооружений.
8. Геофизические изменения, т. е. возникновение в литосфере различных наведенных физических полей (блуждающие токи — электрические токи, протекающие в земле при использовании ее в качестве токопроводящей среды), что приводит к коррозии металлических предметов в земле и их разрушению; сейсмические, акустические волны, электромагнитные поля и т. д.

Важнейшей проблемой современного мира являются захоронения в литосфере  особо опасных, опасных и вредных  отходов гражданского, химического и военного производств. Так, на территории России оказалось больше 50 % химических захоронений бывшего СССР. На территории России имеется значительное количество хранилищ отработанного топлива АЭС, которые не всегда содержатся в должном состоянии.

В России ежегодно образуется порядка 4,5 млрд т различных отходов, из которых 29 млн т относится к разряду  не утилизируемых.

Общее количество всех видов отходов  в России составляет около 80 млрд т, а под складирование используется свыше 250 тыс. га земельной площади. Эти отходы, способные вызвать отравления живых организмов, представляют собой отходы промышленных производств, неиспользованные в сельском хозяйстве ядохимикаты и т. д.

В связи с недостаточным количеством  полигонов для складирования и захоронения промышленных отходов широко распространена практика направления их в места несанкционированного складирования, что представляет особую опасность для окружающей среды и литосферы. Из этих отходов в результате внешнего воздействия происходит вымывание токсичных веществ и загрязнение грунтовых вод. Проходя через необработанные отходы, вода образует ядовитый фильтрат, в составе которого остатки разлагающихся организмов, различные красители, моющие средства, тяжелые металлы.

Еще одна проблема, связанная с механическим фактором — образование биогаза, так как разложение захороненного мусора происходит анаэробно, без кислорода с образованием углекислого газа и метана. Распространяясь вверх, биогазы повреждают корни растений, способствуют эрозии почвы.

Контрольные вопросы

1. Литосфера и хозяйственная деятельность человека.
2. Захоронения бытовых, промышленных отводов и отходов химических, военных производств, отработанного ядерного топлива.

Радиоактивное загрязнение окружающей среды

К ионизирующим излучениям (ИИ) относятся потоки частиц, квантов электромагнитных излучений, прохождение которых через вещество приводит к возбуждению его атомов, молекул.

Основным источником ИИ являются радиоактивные  вещества (РВ), используемые в ядерной  энергетике, медицине, промышленности и естественные радиоактивные вещества, находящиеся в атмосфере, воде, почве, теле человека и т. д.

Впервые радиоактивность была обнаружена А. Беккерелем (l896).

Все радиоактивные вещества характеризуются  радиоактивностью, т. е. способностью атомов химических элементов самопроизвольно распадаться и превращаться в атомы других химических элементов с другим массовым числом, порядковым номером с выделением радиоактивных частиц. При этом происходит выделение энергии излучения. Так, плутоний-239 распадается на уран-235 и гелий-4 (ядра атомов гелия — a-частицы).

К химическим элементам, обладающим наибольшей активностью относят уран, плутоний, торий, радий и др.

Распад РВ происходит с определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада Т_1/2, т. е. временем в течение которого распадается половина атомов данного химического элемента. Этот процесс стабилен во времени и его нельзя ускорить или замедлить.

Самопроизвольный распад атомов РВ сопровождается ИИ, т. е. a-, b-, g- и нейтронным (n-) излучениями.

Ионизирующие излучения способны проникать через облучаемые тела, т. е. обладают проникающей способностью.

Радиоактивные вещества способны накапливаться  в почве, воде, теле человека и т. д., т. е. могут аккумулироваться в телах, через которые они проходят.

Самым опасным источником радиоактивного загрязнения являются ядерные взрывы (воздушные — низкие, наземные и подземные с выбросом грунта). Величайшей радиационной катастрофой в истории человечества являются атомные бомбардировки городов Хиросима и Нагасаки (1945), в результате которых погибло и было ранено более 200 тыс. человек, а многие получили такие дозы облучения, за которые продолжают расплачиваться их потомки.

С 1945 по 1980 год на поверхности Земли  было произведено 450 взрывов: 137 (СССР), 235 (США), остальные Великобритания на территории США, Франция на островах Атлантического океана и Китай на своей территории.

Во время войсковых учений на Тоцком полигоне (1954) была взорвана атомная  бомба с тротиловьм эквивалентом 40 кт (q = 40кт). На учениях участвовало 40 тыс. человек. После атомного взрыва через эпицентр было проведено наступление. Меры защиты личного состава и медицинский контроль были недостаточны.

Во время “холодной войны” такие  учения проводили США в штате  Невада и в южной части Тихого океана, а Франция на территории Алжира.

В результате испытаний ядерного оружия на территории России (Новая Земля, Семипалатинск) загрязнены ближайшие  к полигонам территории.

После 1980 г. все страны перешли на подземные испытания, которые проводились  на глубинах 600–2400 м, где образовывались радиоактивные стеклообразные массы.

Естественные источники  ионизирующих излучений

На человека в процессе всей его  жизни действуют различные ИИ, под воздействием которых проходила эволюция “живого” организма.

Земные источники ИИ. К этой группе ИИ человек приспособился на протяжении всего периода эволюции. К ним относятся все радиоактивные вещества, которые находятся в почве, в недрах Земли и определяют радиоактивный фон.

Космические радиоактивные  излучения, т.е. излучения Солнца, космоса. В эту группу входят почти все радиоактивные элементы, и облучение человека зависит от высоты нахождения человека над уровнем моря. Чем выше находится человек, тем меньше их поглощает атмосфера (пары воды, пыль, меньшее давление) и тем больше доза облучения.

Внутреннее облучение  человека за счет РВ, находящихся в воде, воздухе, продуктах питания и поступающих внутрь организма через кожу, дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт.

Попадание радиоактивного газа радона в организм человека через органы дыхания. Радон возникает в результате распада тория, который находится в почве, строительных конструкциях, и в результате сжигания бытового газа. Специалисты указывают на высокий уровень a-частиц в домах с кладкой из красного кирпича, что усугубляется и неблагоприятным режимом плохо проветриваемых помещений. Этот дополнительный радиационный фон определяется радиоактивными алюминием, вольфрамом, бериллием и их сочетанием. В ряде случаев внутреннее облучение обуславливается зубными пломбами, протезами из керамических материалов.

Технологические радиоактивные  излучения. К этой группе относят использование строительных материалов, содержащих РВ и сжигание природного топлива на ТЭЦ, металлургических предприятиях и т. д. (при производстве 1 ГВт/г. электроэнергии ТЭЦ сжигает 3× 10⁶ т угля и в атмосферу выбрасываются аэрозоли, содержащие калий-40, торий, свинец, радий и др. В этом случае доза облучения составляет 0,2–0,5 бэр/г, что примерно в 10 раз выше, чем от действующих АЭС (0,02–0,1 бэр/г). К этому следует добавить и РВ, содержащиеся в химических удобрениях (калийные соли, фосфориты и др.), которые с пищей поступают в организм человека.

В результате человек от воздействия  естественных источников РВ получает суммарную дозу облучения Д_обл» 240 мбэр/г, которая распределяется следующим образом: радон — 130 мбэр/г, космические излучения — 40 мбэр/г, почва, здания, сооружения — 30 мбэр/г, пища, во-да — 40 мбэр/г. Если считать, что срок жизни человека составляет примерно 70 лет, то за всю жизнь человек получает дозу облучения Д_обл⁷⁰, равную 17 бэр.

Уровень радиоактивного фона на территории России от природных источников составляет от 5 до 25 мкР/ч, но там, где есть гранитные  массивы, водные источники содержат естественные радионуклиды, природный радиационный фон выше.

Основные искусственные  источники радиоактивных излучений

Урановая промышленность. Занимается добычей, обогащением и переработкой урана, производством ядерного топлива, а так же транспортировкой ядерного топлива, отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и ядерного оружия.

При обогащении природного урана используется большое количество воды, которая после технологических процессов сливается в естественные водоемы и загрязняет их. При производстве ТВЭлов для АЭС загрязнения маловероятны, но в аварийных ситуациях может произойти возгорание некоторых урановых составов и в атмосферу могут быть выброшены РВ.