Расчет и прогнозирование состояния окружающей среды

Загрязнение водных ресурсов

Вoда - oднa из нaиболее вaжных жизнеoбеспечивающих прирoдных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Oна являeтся составной чaстью биосфeры и обладаeт цeлым рядoм анoмальных свoйств, влияющих нa протeкающие в экосистемaх физико-химические и биологические процессы.

Пoложение усугубляeтся тем, чтo пригoдные для питья пoдземные вoды залегают в самoй вeрхней, нaиболее пoдверженной зaгрязнению чaсти артезиaнских бaссейнов и других гидрoгеoлогических cтруктур, а рeки и oзeра сoставляют всегo 0,019 % общегo oбъёма вoды. Вoда жe хoрoшего кaчeства трeбуется нe тoлько для питьeвых и культурно-бытовых нужд, но и для мнoгих oтраслeй промышлeннoсти. Опаснoсть зaгрязнeния пoдземных вoд зaключается в тoм, что пoдземная гидрoсфера (особенно артезианские бассейны) являeтся кoнечным резeрвуаром нaкопления зaгрязнитeлей кaк пoверхнoстнoго, тaк и глубиннoгo прoисхoждения. Дoлговременный, во многих случаях необратимый характер имеет загрязнение бессточных водоемов суши. Особую опасность представляет загрязнения питьевой воды микроорганизмами, которые относятся к патогенным и могут вызвать вспышки разнообразных эпидемических заболеваний среди населения и животных. Практика показала, что основной причиной большинства эпидемий являлось употребление зараженной вирусами, микробами воды для питьевых и других нужд.

Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются стоки с промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эта процессы загрязняют не только поверхностные воды (бессточные водоемы  и внутренние моря, водотоки), но и  подземную гидросферу (артезианские бассейны, гидрогеологические массивы), Мировой океан (в особенности  акватории и шельфы). Па континентах  наибольшему воздействию подвергаются верхние водоносные горизонты (грунтовые  и напорные), которые используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов могут быть существенным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее десятилетие. На территории Российской Федерации проблема загрязнения поверхностных и подземных вод соединениями азота становится все более актуальной. Эколого-геохимическое картирование центральных областей Европейской России показало, что поверхностные и грунтовые воды этой территории во многих случаях характеризуются высокими концентрациями нитратов и нитритов. Режимные же наблюдения свидетельствуют об увеличении этих концентраций во времени.

Сходная ситуация складывается с загрязнением подземных вод органическими веществами. Это связано с тем, что подземная гидросфера не способна к окислению большой массы поступающей в нее органики. Следствием этого является то, что загрязнение гидрогеохимических систем постепенно становится необратимым.[4]

Загрязнение литосферы

Кaк извeстно, сушa в нaстоящее врeмя сoставляет 1/6 плaнеты ту чaсть плaнеты, на кoтoрой и oбитает чeловек. Имeнно пoэтому oчень вaжна охрaна литoсферы. Охрaна почв от чeловeка являeтся однoй из вaжнейших задач человека, так кaк любыe врeдные соeдинения, нахoдящиеся в пoчве, ранo или поздно попадают в oрганизм человека. Вo-первых, прoисходит пoстоянное вымывaние загрязнений в oткрытые вoдоемы и грунтoвые вoды, которые мoгут испoльзоваться челoвеком для питья и других нужд. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека. В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.

Атмосферные осадки: многие химические соединения (газы - оксиды серы и азота), попадающие в атмосферу в результате работы предприятии, затем растворяются в капельках атмосферной влаги  и с осадками попадают в почву. Пыль и аэрозоли: твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно  поглощаться почвой, особенно влажной. С растительным опадом: различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают в почву. Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление дается по-разному. Если обобщить и выделись главное, то наблюдается следующая картина загрязнения почвы: мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами; тяжелыми металлами; пестицидами; микотоксинами; радиоактивными веществами.[3]

Другие загрязнения

Твердые бытовые отходы (ТБО) чрезвычайно  опасны и разнородны по составу: пищевые  остатки, бумага, металлолом, резина, стекло, древесина, ткань, синтетические и  другие вещества. Пищевые остатки привлекают птиц, грызунов, крупных животных, трупы которых являются источником бактерий и вирусов. Атмосферные осадки, солнечная радиация и выделение тепла в связи с поверхностными, подземными пожарами, возгораниями, способствуют протеканию на полигонах ТБО не предсказуемых физико-химических и биохимических процессов, продуктами которых являются многочисленные токсичные химические соединения в жидком, твердом и газообразном состояниях. Биогенное воздействие ТБО выражается в том, что отходы благоприятны для размножения насекомых, птиц, грызунов, других млекопитающих, микроорганизмов. При этом птицы и насекомые являются разносчиками болезнетворных бактерий и вирусов па большие расстояния.

Не менее опасны сточные воды. Несмотря на строительство очистных сооружений и другие мероприятия, снижение негативного воздействия таких  сточных вод на окружающую среду  является важной проблемой всех урбанизированных территорий. Особая опасность в этом случае связана с бактериальным  загрязнением среды обитания и возможностью вспышек различных эпидемических  заболеваний. Опасные отходы сельскохозяйственного производства – навозохранилища, оставшиеся на полях остатки ядохимикатов, химических удобрений, пестицидов, а также не обустроенные кладбища животных, погибших в период эпидемии. Хотя эти отходы имеют точечный характер, их большое количество и высокая концентрация в них токсичных веществ могут оказать заметное отрицательное воздействие на окружающую среду. В связи с тем, что масштаб и интенсивность воздействия твердых и опасных отходов на окружающую среду оказались более значительными, чем представлялось раньше, а его характер и влияющие природные факторы слабо изученными, нормативные требования СНиП и ряда ведомственных инструкций, касающиеся выбора участков проектирования полигонов и назначения зон санитарной охраны, следует признать недостаточно обоснованными. Нельзя признать удовлетворительным и такое положение, когда зона санитарной охраны полигона и применяемое оборудование выбираются произвольно, без учета реальных процессов загрязнения и ответных реакций биосферы на функционирование свалок твердых и опасных отходов. Необходима комплексная, по возможности исчерпывающая оценка всех параметров воздействия отходов на все жизнеобеспечивающие природные среды, позволяющая выяснить пути и механизмы проникновения загрязняющих веществ в пищевую цепь и организм человека.[5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные  источники загрязнения.

К основным источникам загрязнения  окружающей среды относятся: промышленные предприятия, автомобильный транспорт, энергетика.

Промышленные  предприятия.

К числу наиболее опасных отраслей промышленности относятся: химическая, нефтехимическая, нефтеперерабатывающая  отрасли, а также металлургия  и машиностроение, и приборостроение.

Выбросы наиболее опасных соединений в химической промышленности происходят при производстве следующей продукции:

- Пластмасс 

- Резинотехнические 

- Органические растворители 

- Искусственные волокна 

- Удобрения 

- И т.д.

Наиболее опасные выбросы –  это оксид углерода, оксиды серы и азота, аммиак.

Машиностроение и приборостроение. Здесь наиболее опасные цеха –  литейное производство, где идет горячее  литье металлов, и гальванические цеха, где приборостроение. Там выбрасываются  органические растворители, кислоты.

Уже менее опасные: стройиндустрия (щебень, цемент, плиты ДСП) – бывают выбросы цементной и древесной  пыли, фенола и формальдегида.

Природоохранная деятельность предприятий. Два основных направления:

-  Очистка вредных выбросов  в атмосферу и сбросы со  сточными водами 

- Устранение самих причин, т.е.  внедрение малоотходных и безотходных  технологий

Автомобильный транспорт.

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха происходит от автотранспорта, работающего на углеводородном топливе, т.е. бензин и дизельное топливо. Удельный вес загрязняющих веществ  автотранспорта составляет до 80% на крупных  магистралях. Количество выбрасываемых  загрязнений определяется составом, объемом сжигаемого топлива и  процессом сгорания топлива в  автомобиле. Количество автотранспорта в городах постоянно растет, а  значит, растет выброс загрязнений. Автомобиль как источник загрязнения имеет  ряд особенностей: это подвижный  источник загрязнения; отработавшие газы – это сложная смесь токсичных  компонентов; поступление этих газов  происходит в условиях городской  застройки, где их рассеивание затрудненно  и они сразу е попадают в  зону дыхания людей.

 Отработавшие газы автомобилей  содержат: если бензин, то 3 часть  составляет угарный газ. Его  влияние свидетельствует головной  боли, тошнота, рвота, потеря сознания, смерть. Также содержится оксид  серы и азота, могут быть  соединения свинца (если применяется  этилированный бензин), углеводороды, в том числе сильнейший канцероген  бензпирен. 

Отработавшие газы могут вступать в фотохимические реакции, в результате чего образуется смог (смесь тумана и дыма).

Меры борьбы с загрязнениями  от автотранспорта:

- Технические мероприятия –  это совершенствование конструкций  двигателя, установка катализаторов,  внедрение новых видов топлива. 

- Технические методы – это  регулярное техническое обслуживание  автомобилей (диагностика, техосмотры)

- Градостроительные методы –  это строительство широких дорог  (в несколько полос), дороги в  двух уровнях (транспортные развязки)

- Посадка зеленых насаждений  вдоль дорог 

- Строительство шумозащитных экранов

-  Движение транспорта по  зеленой волне

Энергетика

Методы получения электроэнергии: теплоэнергетическая станция (топливо  для них – уголь, мазут, газ. Источники загрязнения – газообразные продукты сгорания топлива. При применении мазута в атмосферу выбрасывается сажа, оксиды серы и азота, и угарный газ. Степень загрязнения зависит от применяемого топлива. Экологически чистым топливом является газ, например Минск, здесь самая крупная ТЭЦ); атомная энергетическая станция; гидроэлектрическая станция.

Гидроэнергетика: Используется людьми уже более 100 лет. В СССР получила бурное развитие. ГЭС не загрязняют окружающую среду, однако они тоже наносят  ущерб, поскольку при строительстве  плотин происходит затопление больших  территорий суши и вырубаются леса. В результате страдает водный режим  рек, так как строятся на равнинных  реках, а также падает улов рыб.

Атомные станции:  Очень актуальна проблема влияния АЭС на прилегающие территории. При нормальной работе атомных станций  образуются радиоактивные отходы (твердые, жидкие и газообразные вещества). Твердые  вещества – это отработанное ядерное  топливо. Жидкое вещество – вода, охлаждающая  ядерный реактор. Газообразные вещества – радиоактивные газы. [6]

 

Основные  загрязняющие вещества, попадающие в  атмосферу от деятельности ТЭЦ.

Одним из основных загрязнителей атмосферы  являются ТЭЦ. Главными проблемами при  сжигании органического топлива  является загрязнение окружающей среды  окислами азота, серы, золой. Также велико влияние ТЭЦ на парниковый эффект, вследствие выбросов углекислого газа. С экологической точки зрения они представляют собой непрерывно действующие уже в течение десятков лет источники выбросов в атмосферу продуктов сгорания топлива и сбросов в водоемы большого количества низкопотенциального тепла.

В настоящее время мы стоим перед  дилеммой: с одной стороны, без  энергии нельзя обеспечить благополучия людей, а с другой – сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, и  как следствие - к снижению жизненного уровня и даже нанести серьезный  ущерб человеческой популяции, влияя  на генетический код человека.

Развитие теплоэнергетики оказывает  воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление  кислорода воздуха (О₂), выбросы газов, паров, твёрдых частиц), на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов), на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твёрдых, жидких и газообразных токсичных веществ). В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты.