Источники загрязнения биосферы. Классификация загрязняющих веществ


С экологических позиций загрязнению можно дать следующее определение. Загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная система разрушается или снижается ее продуктивность.

            Промышленные предприятия могут явиться источником интенсивного загрязнения атмосферы, водоемов и почвы.

Загрязнение биосферы возникает в результате:

- естественных причин (природное загрязнение: пыльные бури, вулканический пепел и др.);

- под влиянием деятельности человека (антропогенное загрязнение).

По видам загрязняющих агентов загрязнение окружающей среды делят на:

1. механическое(запыление атмосферы, твердые предметы в воде и почве и др.);

2. физическое – это все виды выбрасываемой в природную среду энергии  (тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое и др.);

3. химическое – это такие отходы и выбросы производства, которые попадая в атмосферу и гидросферу вступают во взаимодействие с окружающей средой, в результате чего загрязнения или могут быть нейтрализованы, или образуют более токсичные вещества (тяжелые металлы, пестициды, синтетические поверхностно активные вещества — СПАВ, пластмассы, аэрозоли, детергенты и др.);

4. биологическое – вызываются микроорганизмами, внесенными в окружающую среду при участии человека и наносящими этой среде или самому человеку вред (патогенные микроорганизмы, продукты генной инженерии и др.).

         Помимо влияния на круговорот веществ, человек оказывает воздействие на энергетические процессы в биосфере. Наиболее опасным здесь является тепловое загрязнение биосферы, связанное с использованием ядерной и термоядерной энергии. Кроме вещественного и энергетического загрязнения начинает подниматься вопрос об информационном загрязнении окружающей человека среды.

По масштабам загрязнение может быть глобальным, региональным и локальным (местным).

По объектам загрязнения различают загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение почв и т.д., и даже загрязнение околоземного космического пространства.

Одна из классификаций загрязнений, основанная на системном подходе, сделана Г.В. Стадницким и А.И. Родионовым (1988). Авторы под загрязнением понимают любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения (рис. 1) и делят его на:

инградиентное, параметрическое, биоценотическое и стациально-деструкционное.

Ингредиентное загрязнение — совокупность веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки, ядохимикаты и удобрения, продукты сгорания и т.д.).

Параметрическое загрязнение — изменение качественных параметров окружающей природной среды (шумовое, тепловое, световое, радиационное, электромагнитное).

Биоценотическое загрязнение — воздействия, вызывающие нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т.д.).

Стациально-деструкционное загрязнение (от слов стация — место обитания популяции, деструкция — разрушение) — воздействие, приводящее к нарушению и преобразованию ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (вырубка лесов, эрозия почв, зарегулирование водотоков, урбанизация и пр.).

Исследуя загрязнение окружающей среды, необходимо учитывать вид и источник загрязнения (таблица 1), возможные формы миграции загрязняющих веществ между природными средами (таблица 2) и экологические последствия, которые они могут вызвать (таблица 3 и 4).

Таблица 1 Приоритетные виды загрязнений и их источники (В.А. Черников с соавт., 2000)

Вид загрязнений

Отрасль промышленности, для которой характерен указанный вид загрязнений

Воздух

Галогенсодержащие соединения

Химическая, холодильная

Металлические частицы

Металлургическая, горнодобывающая

Углеводороды

Тепловая энергетика, транспорт

СО2, SO2, NO, NO2

То же

Почва

Активный ил

Городские станции биологической очистки

Зола, шлак

Энергетическая, металлургическая

Металлы

Металлургическая, химическая

Мусор

Коммунально-бытовое хозяйство, городское хозяйство

Пластмассы, органические вещества

Химическая

Радионуклиды

АЭС, военная

Целлюлоза и бумага

Целлюлозно-бумажная, коммунально-бытовое хозяйство

Вода

Взвешенные частицы

Коммунально-бытовое хозяйство

Ионы тяжелых металлов

Горнодобывающая, машиностроительная

Красители, фенолы

Текстильная

Легкоусвояемые и биогенные вещества

Сельское хозяйство, городское хозяйство

Лигнины

Целлюлозно-бумажная

Минеральные соли

Химическая

Нефтепродукты

Нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая

Органические растворители

Химическая

Пестициды

Сельское хозяйство

Радионуклиды

АЭС, военная

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ)

Городские стоки

Тепло

Энергетическая (АЭС, ТЭЦ, ГРЭС)

Таблица 2

Возможные формы перехода (миграции) загрязняющих веществ между природными средами

(Израэль, 1984)

Природные среды

Возможная форма перехода (миграции)
загрязняющих веществ

Атмосфера - атмосфера

Перенос в атмосфере, характерный для большинства загрязняющих веществ

Атмосфера - гидросфера

Осаждение (вымывание) атмосферных загрязнений на водную поверхность

Атмосфера — поверхность
суши

Осаждение (вымывание) атмосферных загрязнений на земную поверхность (на сушу)

Атмосфера - биота

Осаждение загрязнений на поверхность насаждений с последующей ассимиляцией (внекорневое поступление загрязнений в биоту)

Гидросфера - атмосфера

Испарения из воды в атмосферу (например, нефтепродуктов, соединений ртути)

Гидросфера - гидросфера

Перенос (распространение) загрязнений в водных системах

Гидросфера - поверхность
суши (дно рек, озер)

Переход из воды в почву (фильтрация, «самоочищение», осаждение на дно водоемов)

Гидросфера - биота

Переход из поверхностных вод и биоту (наземные и водные экосистемы, поступление в организм животных и человека с питьевой водой)

Поверхность суши -атмосфера

Переход с поверхности суши, почвы в атмосферу (выветривание, испарение, перенос пыли)

Поверхность суши -гидросфера

Смыв загрязнений с суши во время снеготаяния, с осадками, временными водотоками

Поверхность суши -
поверхность суши

Миграция в почве, ледниках, снежном покрове (проникновение загрязнений на разные глубины)

Поверхность суши -биота

Поступление загрязнений в растительность через корни

Биота - атмосфера

Испарения из биоты (малозначимые)

Биота - гидросфера

Попадание загрязнений из биоты в воду после гибели организмов

Биота - поверхность

суши

Попадание загрязнений из биоты в почву, главным образом после гибели организма

Биота - биота

Миграция по пищевым цепям

Таблица 3

Экологическая характеристика десяти главных загрязнителей биосферы

(по «Курьеру ЮНЕСКО», 1973, № 1)

Загрязнитель

Экологическая характеристика

1

Углекислый газ

Образуется при сгорании всех видов топлива. Увеличение его содержания в атмосфере приводит к повышению се температуры, что чревато пагубными геохимическими и экологическими последствиями

2

Окись углерода

Образуется при неполном сгорании топлива. Может нарушить тепловой баланс верхней атмосферы.

3

Сернистый газ

Содержится в дымах промышленных предприятий. Вызывает обострение респираторных заболевании, наносит вред растениям. Разъедает известняк и некоторые ткани

4

Окислы азота

Создают смог и вызывают респираторные заболевания и бронхит у новорожденных. Способствуют чрезмерному разрастанию водной растительности

5

Фосфаты

Содержатся в удобрениях. Главный загрязнитель вод в реках и озерах

6

Ртуть

Один из опасных загрязнителей пищевых продуктов, особенно морского происхождения. Накапливается в организме и вредно действует на нервную систему

7

Свинец

Добавляется в бензин. Действует на ферментные системы и обмен веществ в живых клетках

8

Нефть

Приводит к пагубным экологическим последствиям, вызывает гибель планктонных организмов, рыбы, морских птиц и млекопитающих

9

ДДТ и другие
пестициды

Очень токсичны для ракообразных. Убивают рыбу и организмы, служащие кормом для рыб. Многие являются канцерогенами

10

Радиация

В превышено допустимых дозах приводят к злокачественным новообразованиям и генетическим мутациям

Таблица 4

Изменения в атмосфере под воздействием примесейантропогенного происхождения
(В.А. Вронский, 1996)

Антропогенные
изменения в атмосфере

Основные газовые примеси в атмосфере

СО

СО2

СН4

NO и NO2

NO2

SO2

О3

Фреоны

Парниковый эффект

 

+

+

 

+

+

+

Разрушение озонового слоя

 

 

 

+

 

 

 

+

Кислотные дожди

 

 

 

+

 

+

 

 

Фотохимический смог

 

 

 

+

 

 

+

 

Пониженная видимость

 

 

 

+

 

+

 

 

Ослабление самоочищающей

способности

+

 

 

 

 

 

            Основные источники и причины, приводящие к попаданию загрязнителей в биосферу – это

1. несовершенство технологии или применяемого оборудования;

2. длительная эксплуатация оборудования без профилактических осмотров и ремонта;

3. несоблюдение технологического регламента и небрежная эксплуатация оборудования;

4. изменение условий подготовки сырья или качества сырья;

5. выпуск новой продукции без необходимой реконструкции старого оборудования;

6. недостаточная механизация и автоматизация производственных процессов;

7. периодичность технологического процесса и др.

            Анализ указанных причин показывает, что одни из них являются легкоустранимыми, другие, напротив, требуют длительных исследований и больших затрат.

            Все указанные выбросы промышленных предприятий подразделяют на неорганизованные и организованные.

            Неорганизованные выбросы – это выбросы газов, паров, пыли и сточных вод, образующиеся в результате неплотностей в аппаратах, трубопроводах, коммуникациях, через оконные и дверные проемы, при плохо организованном транспортировании и складировании пылящих и выделяющих газы материалов, химикатов. Особенно опасны для водоемов и воздушной среды аварийные (залповые) выбросы или сбросы жидких и газообразных веществ, образующихся при нарушениях технологического режима производства, неполадках и по другим причинам.

            Организованными выбросами называются выбросы, отводимые от мест их образования системой воздуховодов, газоходов или системой отвода сточных вод (дымовые трубы, шахты вентиляционных систем, отходы в производственную канализацию от технологического оборудования).