Человек и окружающая среда: история взаимодействия

  Процессы  и источники загрязнения приземной  атмосферы многочис ленны и разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Среди антропогенных к наиболее опасным процессам относятся сгорание топлива и мусора, ядерные реакции при получении атомной энергии, испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая металлообработка, различные химические производства, в том числе переработка нефти и газа, угля. При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории (см. приложение 2).

  Высокая опасность химических и биохимических  производств заклю чается в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среда населения и животных. В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысяч загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы -вулканическая и флюидная активность Земли. Специальными исследо ваниями установлено, что поступление загрязняющих веществ, с глубинными флюидами в приземной слой атмосферы имеет место не только в областях современной вулканической и газотермальной деятельности, но и в таких стабильных геологических структурах, как Русская платформа. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару, Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

  Для атмосферы характерна чрезвычайно  высокая динамичность, обусловленная  как быстрым перемещением воздушных  масс в латеральном и вертикальном направлениях, так и высокими скоростями, разнообразием протекающих в  ней физико-химических реакций. Атмосфера  рассматривается сейчас как огромный химический котел , который находится под воздействием многочисленных и изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы и аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм человека через органы дыхания. Аэродинамическими барьерами являются крупные лесные массивы, а также активные глубинные разломы значительной протяженности (Байкальский рифт). Причина этого заключается в том, что такие разломы контролируют физические поля, ионные потоки Земли и служат своеоб разной преградой для перемещения воздушных масс.

  Оценка  и тем более прогноз состояния  приземной атмосферы являются очень  сложной проблемой. В настоящее  время ее состояние оценивается  главным образом по нормативному подходу. Величины токсических химических веществ и другие нормативные  показатели качества воздуха приведены  во многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало и они не позволяют адекватно оценить его состояние в крупных промышленно-урбанизированных центрах. К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмо сферы крупных промышленно-урбанизированных территории относится многоканальное дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в способности быстро, неоднократно и в одном ключе охарактеризовать большие площади. Экологическая практика в России и за рубежом показала, что её неудачи связаны с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбран, и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования результатов натурных и теоретических экологических исследований при принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной оценки последствий загрязнения приземной атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред.

  Во  всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они  периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха  и поступления новых данных о  токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. В США сейчас обсуждается уже  четвертый вариант закона о чистом воздухе. Борьба идет между сторонниками охраны окружающей среды и компаниями, экономически не заинтересованными  в повышении качества воздуха. Правительством Российской Федерации разработан проект закона об охране атмосферного воздуха, который в настоящее время  обсуждается. Улучшение качества воздуха  на территории России имеет важное социально-экономическое значение. Это обусловлено многими причинами  и прежде всего неблагополучным  состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых проживает  основная часть квалифицированного и трудоспособного населения.

Загрязнение водных ресурсов

  Вода - одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих  природных сред, образовавшихся в  результате эволюции Земли. Она является составной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах  физико-химические и биологические  процессы. К таким свойствам относятся  очень высокие и максимальные среда жидкостей теплоемкость, теплота  плавления и теплота испарения, поверхностное натяжение, растворяющая способность и диэлектрическая  проницаемость, прозрачность. Кроме того, для воды характерны повышенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с сопредельными природными средами. Вышеуказанные свойства воды определяют потенциальную возмож ность накопления в ней очень высоких количеств самых разнообразных загрязняющих веществ, в том числе патогенных микроорганизмов. В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют стра тегическое значение.

  Положение усугубляется тем, что пригодные  для питья подземные во ды залегают в самой верхней, наиболее подверженной загрязнению части артезианских бассейнов и других гидрогеологических структур, а реки и озера составляют всего 0,019 % общего объёма воды. Вода же хорошего качества требуется не только для питьевых и культурно-бытовых нужд, но и для многих отраслей промышленности. Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что под земная гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром накопления загрязнителей как поверхностного, так и глубинного происхождения. Долговременный, во многих случаях необратимый характер имеет загрязнение бессточных водоемов суши. Особую опасность представляет загрязнения питьевой воды микро-организмами, 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 волы для питьевых и других нужд. Воздействие на человека воды с высокими концентрациями тяжелых металлов и радионуклидов показано в разделах, посвященным этим загрязнителям окружающей среды.

  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 (см. приложение 3). Аварии нефтеналивных  танкеров, нефтепроводов могут быть суще ственным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее де сятилетие. Па территории Российской Федерации проблема загрязнения по верхностных 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 орга ническими 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.

Загрязнение литосферы

  Как известно, суша в настоящее время  составляет 1/6 планеты ту часть планеты, на которой и обитает человек. Именно поэтому очень важна охрана литосферы. Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или  поздно попадают в организм человека. Во-первых, происходит постоянное вымывание  загрязнений в открытые водоемы  и грунтовые воды, которые могут  использоваться человеком 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. По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твердых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных  агентов газового или аэрозольного характера - около 1 млрд. т. И все  это меньше чем на 6 млрд. человек! Как же вещества-загрязнители литосферы  попадают в почву? Различные почвенные  загрязнения, большинство из которых  антропогенного характера, можно разделить  по источнику поступления этих загрязнений  в почву.

  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.

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 – наво-зохранилища, 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 па 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 естнедостаточно обоснованными. Нельзя признать удовлетворительным и такое положение, когда зона санитарной охраны полигона и применяемое оборудование выбираются по сущву 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.