--PAGE_BREAK--Рост населения при нынешнем состоянии производства и уровне экологического сознания существенно влияет на рост загрязнения природной среды и истощение природных ресурсов. XX в. переживает своего рода демографическую революцию, когда благодаря достижениям медицинской науки, росту общего благосостояния резко увеличился рост народонаселения в результате сокращения смертности и повышения рождаемости. Возьмем такие примеры: если в прошлом веке за 100 лет население прибавилось на 1 млрд, то в начале XX в. этот миллиард был достигнут уже за 30 лет, а во второй половине XX в. население увеличилось на миллиард за 15 лет. В настоящее время темпы прироста населения составляют 150 человек в минуту.
Причины загрязнения, истощения и разрушения природной среды Среди причин истощения, загрязнения и разрушения природной среды, исходящих от антропогенной деятельности человека, можно выделить объективные и субъективные. К объективным можно отнести следующие.
Во-первых, это предельные способности земной природы к самоочищению и саморегуляции. До определенного времени земная природа перерабатывает, очищает отходы человеческого производства, как бы защищая себя от их вредного воздействия. Но возможности ее ограничены. Емкость природной среды не позволяет перерабатывать все возрастающие масштабы отходов хозяйственной деятельности человека, и их накопление создает угрозу глобального загрязнения окружающей среды.
Во-вторых, физическая ограниченность земельной территории рамками одной планеты. Вследствие этого запасы полезных ископаемых — каменного угля, нефти и других, которые используются человеком, постепенно расходуются и перестают существовать. Перед человечеством стоят новые, более грандиозные задачи по изысканию альтернативных источников энергии.
В-третьих, безотходность производства в природе и отходность человеческого производства. В природе производство осуществляется по замкнутому циклу. Оно безотходно. Конечный же продукт производственной деятельности становится исходным для нового производственного цикла. В отличие от природного человеческое производство в своей массе и своей основе является отходным. Иначе говоря, конечный продукт производства не является и не становится исходным для следующего цикла, а идет в отходы. Подсчитано, что для жизнедеятельности человека необходимо в год расходовать не менее 20 т природных ресурсов. Из них лишь 5-10% идут на продукцию, а 90-95% поступают в отходы. Чрезвычайной отходностью человеческого производства создается загрязнение окружающей среды вредными, не свойственными для природы веществами, что ведет к преждевременному истощению природной среды и в конечном счете к разрушению экологических систем природы.
В-четвертых, познание и использование человеком законов развития природы. Дело в том, что законы развития природы, определяющие последствия человеческой деятельности, человек вынужден познать не умозрительно и не путем лабораторных анализов, а в процессе использования природы, путем накопления опыта ведения хозяйства.
Здесь следует назвать две особенности проявления результатов воздействия человека на природную среду. Первая касается влияния во в р е м е н и. Результаты производственно-хозяйственной деятельности, загрязнение окружающей среды, разрушение ее экологических связей проявляются не только в настоящем, при жизни данного поколения, но и в будущем, при жизни других поколений, где человек не может быть свидетелем пагубных последствий его господства над природой.
Вторая особенность относится к проявлению последствий хозяйственной деятельности в пространстве. Воздействие, оказываемое хозяйствованием на природу в определенном месте, в определенной точке, благодаря действующим законам единства и взаимосвязи природной среды оказывает свое влияние на другие регионы, отдаленные от точки воздействия человека на окружающую среду. Подобное своеобразие способно создавать ложное представление о якобы безвредной той или иной хозяйственной деятельности, об отсутствии непосредственно вредных, точнее, отрицательных симптомов экономической деятельности.
Именно через свой печальный опыт хозяйствования в природе человечество познает пагубные последствия своей деятельности. Человечество узнает, что уничтожение лесов ведет к исчезновению почвенного покрова, лишает его необходимых для сельского хозяйства почвенных угодий, к обмелению, а в последующем и к исчезновению рек, водоемов, к уменьшению кислородного запаса планеты и лишению окружающей среды других средозащитных функций, которые выполняют леса; что массовое загрязнение окружающей среды порождает болезни, ведет к деградации человеческой личности, вредно отражается на здоровье будущих поколений. Так, нынешнее поколение — более молодое — уже может ощущать на себе результаты загрязнения, отмеченного в 70-80-е годы, когда это поколение формировалось, рождалось и росло. Это подтверждают данные о нервных заболеваниях, о возрастании процента рождаемости дефективных людей (с 4% увеличилось до 11%). Все эти печальные результаты человек, к сожалению, познает в процессе накопления своего опыта. Но, обогащенный этим опытом, он постоянно прогнозирует устранение отрицательных последствий для настоящего и будущего людей, для всей окружающей среды.
Вторую группу составляют субъективные причины. Среди них необходимо отметить, во-первых — недостатки организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды. Во-вторых, дефекты экологического воспитания и образования. Несмотря на достижения общественного и технического прогресса, конец XX в., к сожалению, характеризуется господством потребительской психологии человека по отношению к природе.
Человек родился и вырос на потребительской психологии по отношению к природе. Он всегда рассматривал природу прежде всего как источник своего существования, как ресурс, а не как объект его забот и охраны. Несмотря на многочисленные дискуссии о рациональном природопользовании, которые, естественно, усилились на рубеже двух веков, психология основной массы людей осталась на потребительском уровне. Об этом свидетельствуют многочисленные данные социологических опросов населения, и в частности, одного из опросов, проведенных среди москвичей. В нем было. поставлено два вопроса. На первый — самые важные социальные проблемы, требующие неотложного решения, — 50% назвали улучшение медицинского обслуживания, 44% — снабжение продуктами; 37% на первое место поставили жилищные проблемы, 30% — пенсионное обеспечение. Проблема охраны окружающей среды отнесена к числу прочих вопросов и не получила существенного процента в этом перечне. Конечно, надо сделать скидку на трудности переживаемого периода, но в целом такие ответы свидетельствуют о потребительской психологии человека.
Исследования ученых проблем охраны окружающей среды показывают тесную связь между мерами по охране природы и состоянием не только здоровья, но и нравственности человека. Между человеком и природой существует диалектическая взаимосвязь. Человек воздействует на природу, приспосабливая ее для решения своих практических задач. Преобразованная человеком природа, приспособленная им для решения его задач по системе обратной связи воздействует на человека, формирует его личность, его нравственный и духовный облик. Интересные и оригинальные исследования о связи алкоголизма с загрязненностью окружающей среды описаны А.В. Яблоковым в книге «Иного не дано» (Прогресс, 1988 г., с.253). Провели эксперимент: в нормальную экологическую среду поместили крыс, поставив перед ними чистую воду и воду, разбавленную слабым раствором спирта. Крысы выбрали чистую воду. Затем изменили экологическую среду, загрязнив ее углекислым газом в нормах, которые приближены к крупным городам. Крысы стали пить не воду, а раствор, разбавленный спиртом. Этот эксперимент наводит нас на мысль, что ухудшение экологической обстановки, особенно в крупных городах, где велика концентрация населения, ведет к вспышкам алкоголизма, наркомании и другим вредным социальным порокам.
В числе субъективных факторов, влияющих на состояние окружающей среды, надо назвать еще два. Это экологическое невежество и экологический нигилизм. Общим у них является пренебрежение знанием и использованием экологических закономерностей в общении человека и окружающей среды — своего рода экологический анархизм. Особенности этих факторов не имеют существенного значения. Экологическое невежество — нежелание изучать законы взаимосвязи человека и окружающей среды; экологический нигилизм — нежелание руководствоваться этими законами, пренебрежительное к ним отношение. Нигилист может и обладать знаниями этих законов, но относиться пренебрежительно к их применению, игнорировать их в экономической деятельности. Экологическое невежество и экологический нигилизм в сочетании с потребительской психологией заняли господствующее место среди проблем охраны окружающей природной среды.
Загрязнение природной среды вредными для человека отходами, истощение природных ресурсов и угроза разрушения экологических связей в природе породили другую форму взаимодействия общества и природной среды, которая называется охрана природы. Эта форма — реакция на разрушительную деятельность человека в окружающей среде. В отличие от потребления, это осознанная форма общественной и государственной деятельности, направленная на сохранение и воспроизводство природных ресурсов.
Идея охраны природы возникла еще в XIX в. и рассматривалась как защита памятников природы, ее реликтовых и достопримечательных объектов от разрушения, повреждения человеком.
Постепенно идея консервативной охраны природной среды перерастала в другие формы природоохранительной деятельности. Будучи вторичной формой взаимодействия общества и природы, охрана природы возникает и совершенствуется по мере роста потребления и использования природной среды. Разумеется, нет надобности охранять природу, если ей никто и ничто не угрожает повреждением или уничтожением. Охрана появляется и совершенствуется там, где возникает угроза уничтожения природной среды, где возникает и развивается потребление природы. Исторически подтверждается, что охрана природы как форма природоохранительной деятельности государства, как его функция развивалась и совершенствовалась по мере роста производительных сил, увеличения масштабов производства, усиления экономического пресса над природной средой.
Отсюда наряду с консервативной охраной природной среды в XX в. развивается вторая форма охраны окружающей среды, которая получила название рационального использования природных ресурсов. В понятие «рационального» вкладывается не только экономическое, но и экологическое содержание. Иначе говоря, рациональное — это экономное, бережное использование источников природного сырья, природных ресурсов с учетом требований охраны окружающей среды. Поэтому нельзя считать рациональным такое бережное, экономное, эффективное использование природных ресурсов, которое оставляет глубокий отрицательный след на состоянии окружающей среды.
В середине XX в. (50-60-е гг.) проблема рационального использования природных ресурсов как форма охраны природы перерастает в защиту, оздоровление окружающей человека среды. В отличие от предшествующих форм, где непосредственным объектом охраны являлись природные объекты и их ресурсы, здесь защита окружающей природной среды выдвигает в качестве непосредственного объекта охраны — человека, его жизнь, его здоровье, его генетическое будущее.
Постепенно эта форма защиты становится главной и определяющей. В глобальном отношении проблема охраны и оздоровления окружающей человека среды прошла три этапа. Постановочный этап (50-60-е гг.), когда учеными и специалистами, общественными объединениями были обнародованы те глобальные негативные последствия, которые наступают в результате игнорирования требований охраны природной среды.
Второй этап — программный (60-70-е гг.), когда мир от постановки вопроса об оздоровлении окружающей среды, от обнародования отрицательных последствий хозяйственной деятельности для здоровья человека, окружающей среды переходит к разработке программы по спасению человечества, построению моделей экологического переустройства мира.
Третий этап — реализации программы, т.е. конкретные действия, направленные на охрану окружающей среды. Его современный мир переживает сейчас. Очень точно специфика этого этапа отразилась в названии международной конференции в Рио-де-Жанейро, которая проходила в июне 1992 г., — «Окружающая среда и устойчивое развитие».
Надо отметить, что ряду развитых капиталистических стран в результате принятых мер по охране окружающей среды удалось в определенной степени стабилизировать состояние окружающей среды и реализовать основные направления программы по охране и оздоровлению окружающей природной среды. Еще не все эти проблемы решены. Литературные источники и другая информация свидетельствуют о том, что и в западных странах многие вопросы охраны природной среды до сих пор не получили правильного разрешения. Но, несмотря на это, можно констатировать определенные успехи в реализации программ действия по обеспечению экологической безопасности в Соединенных Штатах Америки, Франции, Германии, Японии, других развитых в экономическом отношении странах.
В итоге можно сказать, что проблема охраны окружающей природной среды во всех ее трех формах — консервативной, рационального использования природных ресурсов и оздоровления окружающей человека среды — из региональной постепенно превращается в национальную, а затем и международную проблему, решение которой зависит от совместных усилий всего международного сообщества. Для глобального решения проблемы необходимо обеспечить взаимодействие международной охраны окружающей среды, связанной с выполнением международных обязательств и договоров, и национальной и региональной охраны природы.
Для характеристики современного этапа развития проблемы охраны окружающей природной среды отметим такие важные направления. Первое — гуманизация охраны окружающей среды. В центре внимания охраны окружающей природной среды становится человек, его жизнь и здоровье, его благосостояние, его генетическая программа. Через призму охраны прежде всего здоровья человека решаются проблемы охраны всей окружающей природной среды (в отличие от охраны природы, когда человек, его здоровье, охранялись как результат защиты всей экологической цепочки, в конце которой находился человек).
Второе направление — экологизация хозяйственной деятельности, а точнее — повсеместная экологизация хозяйственной деятельности. Это означает внедрение требований охраны окружающей среды (экологических требований) во все виды и на всех этапах хозяйственной деятельности человека в его духовной, культурно-бытовой сфере.
Третье направление — экономизация охраны окружающей среды. Данное направление исходит из важности материальной заинтересованности хозяйствующего субъекта в охране окружающей природной среды. Такая заинтересованность выгодна и полезна обществу, ибо ежегодно народное хозяйство нашей страны, а также хозяйства других стран терпят колоссальные убытки от загрязнения и нерационального использования природной среды. В бывшем СССР такие убытки составляли примерно 50 млрд руб. в год при капитальных централизованных вложениях в охрану природы в 10 млрд руб. за пятилетие. От подобных убытков не избавлены и другие страны: в частности, Соединенные Штаты Америки несут ущерб от загрязнения окружающей природной среды примерно на 50-60 млрд долларов в год, в Германии ежегодно ущерб окружающей среды составляет 475 млрд марок, причем ⅔ этого ущерба причиняется транспортом и прежде всего автомобильным, на долю которого падает основная масса загрязнения окружающей среды, а ⅓ приходится на промышленность. Сокращение ущерба и в дальнейшем его полная ликвидация несомненно будут способствовать экономическому благосостоянию общества, особенно если учесть, что при наличии такого ущерба, например, в 50 млрд руб. в год (по старым ценам) ежегодно, чтобы гармонизировать отношения общества с природой в нашей стране, требуется капитальных вложений не менее 100 млрд долларов в год. Таким образом, дальнейшая экономизация охраны окружающей среды связана с укреплением экономики, ликвидацией ущерба вложениями капитальных затрат на охрану окружающей среды и развитием материальной заинтересованности хозяйствующих субъектов в охране окружающей среды.
Наконец, четвертое направление, занимающее отнюдь не последнее место, — острая антивоенная направленность природозащитных мероприятий второй половины XX века. Приведем такие цифры: затраты всех государств со времени окончания Второй мировой войны на военные нужды составили 17,5 триллиона долларов. За это время (период до 1989 г) произошло более 120 вооруженных конфликтов, в которых погибло свыше 20 млн человек. Численность всех армий к 1990 г. составляла 29 млн военнослужащих, а в военных отраслях промышленности было занято около 20 млн человек. Военные расходы не только несли в себе угрозу развязывания новой войны, но и отрывали огромные средства, необходимые для оздоровления и улучшения окружающей человека среды.
продолжение
--PAGE_BREAK--Таким образом, наносился двойной ущерб, не считая нравственного, при котором сотни и тысячи самых талантливых ученых работали в закрытых лабораториях и городах над проблемами усовершенствования оружия массового уничтожения человека и глобального уничтожения природной среды.
На этом фоне происходящие в 90-х гг. в нашей стране и в других странах мира процессы сокращения вооружения, армии, перевода военной промышленности на производство товаров мирного назначения имеют, помимо общего широкого, крупномасштабного значения, и большое экологическое значение. Во-первых, снимается угроза разрушения окружающей природной среды в результате военных действий; во-вторых, снижается значительная доля загрязнений, которые давала и, к сожалению, еще дает военная промышленность в окружающую среду; в-третьих, снижение в перспективе расходов на военные нужды, чтобы освобождающиеся средства можно было использовать на благо природы и иные социальные нужды.
Вопрос 8. Что такое риск при работе с источниками техногенных опасностей? Всегда ли он оправдан? Приведите примеры оправданного и неоправданного риска? Опасность – это негативное атрибут материи, которая проявляется в способности ее делать недостаток определенным элементам Вселенной, сокровенный источник вреда. Если диатриба соглашаться сравнительный опасности воеже человека, то это явления, процессы, объекты, свойства, способные глазомер определенных условиях делать недостаток здоровью alias жизни человека alias системам, который обеспечивают жизнедеятельность людей.
Каждый индивид чувствует опасность интуитивно и понимает вес ее по-своему. Согласно выводам экспертов ООН, большинство людей связывают вкус опасности с будничными проблемами и всегдашними клопотами, а не грунтуют его для опасении глобальных катастроф alias международных конфликтов. Защита жилья, рабочего места, достатка, здоровья, окружающей среды – основные проблемы безопасного самочувствия человека. Ощущение опасности имеет также глубоко индивидуальный оттенок, который главным образом зависит от:
а) уровня социального и духовного развития личности;
б) ситуации и общественного строя, которые непременно alias негативно влияют для мировосприятие гражданина.
При идентификации опасностей надо воспитывать из принципа “все влияет для все”, то есть источником опасности может жить впрочем живое и неживое, а подлежать опасности также может впрочем живое и неживое.
Источниками (носителями) опасностей является:
· естественные процессы и явления;
· элементы техногенной среды;
· человеческие действия, которые кроют в себе угрозу опасности.
Опасности существуют в пространстве и времени и реализуются в виде потоков энергии, вещества и информации. Опасности не действуют избирательно, а возникши, они влияют для всю материальную окружающую среду. Причинами, после какие отдельные объекты не страдают после определенных опасностей alias же одни страдают больше, а другие меньше, есть свойства самих объектов.
Перечень возможных опасностей насчитывает свыше 150 наименований и глазомер этом не считается воспоследовать полную. С целью анализа, обобщения и разработки мероприятий сообразно предотвращению негативных последствий существует неимение классификации опасностей, источников, которые порождают их, и тех факторов (факторов), которые прямо приводят к негативному влиянию для человека.
В зависимости после конкретных потребностей существуют разные системы классификации – воспоследовать источником происхождения, локализацией, последствиями, убытками, сферой проявления, структурой, характером влияния для человека и тому подобное. Наиболее удачной классификацией опасностей жизнедеятельности человечества сообразно источникам происхождения, сообразно нашему мнению, есть такая, согласие которой впрочем опасности разделяются для четыре группы: естественные, техногенные, социально-политические и комбинированные. Первые три указывают для то, который опасности воспоследовать своим происхождения принадлежат вовремя трех элементов жизненной среды, которая окружает человека, – естественного, техногенного (материально культурного) и социального. К четвертой группы принадлежат естественно техногенные, естественно социальные и социально техногенные опасности, источниками которых является совокупление разных элементов жизненной среды.
Такая деление около совпадает с классификацией чрезвычайных ситуаций, утвержденным постановлением Кабинета Министров Украины в 15.07. 1998 г. №1099, согласие которой чрезвычайные ситуации (НС) для территории Украины разделяются на:
· НС техногенного;
· НС естественного;
· НС социально-политического;
· НС военного характера.
Кроме того, с такой классификацией хорошо согласовывается деление опасных и вредных производственных факторов, установленная ГОСТ 12.0.003-74.
Естественные источники опасности – это естественные объекты, явления природы и стихийные бедствия, которые составляют угрозу воеже жизни alias здоровья человека (землетрясения сдвиги, селе, вулканы, наводнения, снежные лавины, штормы, ураганы, ливни, град, туманы, гололеду, молнии, астероиды, солнечное и космическое излучения, опасные растения, животные, рыбы, насекомые, грибки, бактерии, вирусы, заразные болезни животных и растений).
Техногенные источники опасности – это вовремя всего опасности, связанные с использованием транспортных средств, с эксплуатацией подъемно-транспортного оборудования, использованием горючих, легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ и материалов, с использованием процессов, которые происходят глазомер повышенных температурах и повышенном давлении, с использованием электрической энергии, химических веществ, разных видов излучения (ионизирующего, электромагнитного, акустического). Источниками техногенных опасностей являются соответствующие объекты связанные с влиянием для человека объектов материально культурной среды.
К социальным источникам опасностей принадлежат опасности, вызванные низким духовным и культурным уровнем: бродяжничество, проституция, пьянство, алкоголизм, преступность и тому подобное. Источниками этих опасностей является неудовлетворительное материальное состояние, плохие условия обитания, забастовки, восстания, революции, конфликтные ситуации для междунациональной, этнической, расовой alias религиозной почве.
Источниками политических опасностей являются конфликты для междунациональном и межгосударственном уровнях, духовное притеснение, политический терроризм, идеологические, между партийные, межконфессиональные и вооруженные конфликты, войны.
И впрочем же большинство источников опасностей имеют комбинированный характер. Вот всего небольшая их частица:
· естественно техногенные опасности – смог, кислотные дожди, пылевые бури, уменьшения плодородия почв, возникновения монастырь и другие явления, порожденные человеческой деятельностью;
· естественно социальные опасности – причудливые этносы, наркомания, эпидемии инфекционных заболеваний, венерические заболевания, СПИД и другие;
· социально техногенные опасности – профессиональная заболеваемость, профессиональный травматизм, психические отклонения и заболевания вызванные производственной деятельностью, массовые психические отклонения и заболевания, вызванные влиянием для понимание и подсознание средствами массовой информации и специальными техническими средствами, токсикомания.
Когда говорят о таких источниках опасности, как профессиональная заболеваемость, профессиональный травматизм и тому подобное, то имеют в виду не заболевание одного лица, законченный вид болезни, травму alias злополучный случай, а явление в определенной отрасли, регионе, стране, которое приводит к уменьшению производительного потенциала общества, социальной напряженности, повышения общей заболеваемости населения, а иногда и к социальным конфликтам, которые уже в свою очередь являются носителями разного рода опасных и вредных факторов.
Следует четко осознавать, который наличие источника опасности вдобавок не означает того, который человеку alias группе людей непременно должна жить притворен какой-то недостаток alias повреждение. Существование источника опасности свидетельствует вовремя всего о существовании alias же возможности образования конкретной опасной ситуации. глазомер которой аминь притворен вред. К материальным убыткам, повреждению, вреда здоровью, смерти alias другого вреда приводит законченный поражающий фактор.
Под поражающими факторами понимают такие факторы жизненной среды, которые глазомер определенных условиях наносят недостаток как людям, беспричинно и системам жизнеобеспечения людей, приводят к материальным убыткам. За своим происхождением поражающие факторы могут жить физические, в книга числе энергетические, химические, биологические, социальные и психофизиологические. В зависимости после последствий влияния конкретных поражающих факторов для осуществление человека они в некоторых случаях разделяются для вредных и опасных.
Вредными факторами принято называть такие факторы жизненной среды, которые приводят к ухудшению самочувствия, снижения работоспособности, заболевания и даже вовремя смерти как следствия заболевания.
Опасными факторами называют такие факторы жизненной среды, которые приводят к травмам, ожогам, обморожениям, другим повреждениям организма alias отдельных его органов и даже вовремя внезапной смерти.
Хотя деление поражающих факторов для опасных и вредных довольно условно, потому который иногда возбраняется отнести какой-либо причина к той alias видоизмененный группе, он эффективно используется в охране труда воеже организации расследования и учета несчастных случаев и профессиональных заболеваний, налаживания работы, направленной для разработку мероприятий и средств защите работников, профилактику травматизма и заболеваемости для производстве.
За характером и естественной влиянию впрочем опасные и вредные факторы разделяются для четыре группы: физические, химические, биологические и психофилогичные.
Их основная характеристика:
· физические:
· повышена поспешность движения воздуха;
· повышена alias снижена влажность;
· повышенный alias сниженный атмосферное давление;
· недостаточная освещенность;
· конструкции, которые разрушаются;
· повышен степень статического электричества впрочем др.
· химические:
· химические элементы, вещества и соединения, какие перебуваються в разном агрегатном состоянии (твердому, газообразному, жидкому);
· какие различными путями проникают в осуществление человека (через органы дыхания, после желудочно-кишечный тракт, после кожных покрови и слизевые оболочки);
· какие воспоследовать характером действия выделяют такие вещества (токсичные, наркотические, раздражающие, удушающие, сенсибилизуючи, канцерогенные, мутагенные, такие, которые влияют для репродуктивную функцию).
· биологические:
· макроорганизмы (растения и животные);
· микроорганизмы (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, грибки, самые простые).
· психофизиологические
· физические перегрузка (статические, динамические);
· нервно-психические перегрузки (умственные перегрузки, перегрузки анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки).
Опасные и вредные факторы очень неоднократно бывают скрытыми, неявными alias же такими, которые трудно обнаружить alias распознать. Это касается любых опасных и вредных факторов, равно как и источников опасности, которые порождают их.
Солнечное излучение, какое необходимое воеже существования около всех живых организмов для Земле, в книга числе человека, может жить причиной заболевания кожи. Привлекательная детская игрушка может выделять вредные вещества, а пассажир, который мирно клюет носом в кресле салона самолета, может быть террористом. В каждом из этих случаев, как и во всех других, если источник опасности является очевиднее например, взрывчатка, оружие, автомобиль, влиятельный вулкан, дом, который разрушается, мы говорим о наличии источника опасности, впрочем это вдобавок не вечно означает наличие опасной ситуации, то есть события. глазомер которой создается реальная дерзать проявления опасности alias опасность проявляется.
Следует также знать, который единственный источник опасности может ссылаться к разному роду опасных ситуаций, а последние порождают разные поражающие факторы. В свою очередь, поражающие факторы могут желать осуществление новых опасных ситуаций alias даже источников опасности.
Современную жизненную среду, даже бытовую, не говоря уже о производственном, содержит масса источников опасностей. Это и электрическая козни и электроаппаратура, теория водоснабжения, медикаменты, ядовитые и пожароопасные вещества и тому подобное. Для того, воеже возникла реальная опасная ситуация, необходимая корень alias условие. необыкновенный “пусковой механизм”, глазомер нем потенциальная опасность переходит в реальную. Логическим процессом развития опасности, реализации потенциальной угрозы является триада “источник опасности – корень (условие) – опасная ситуация”.
Одной из основных задач БЖД является определение количественных характеристик опасности (идентификация). Только зная эти характеристики можно на базе общих методов разработать эффективные частные методы обеспечения безопасности и оценивать существующие технические системы и объекты с точки зрения их безопасности для человека.
При анализе технических систем широко используется понятие надежности.
Надежность — свойство объекта выполнять и сохранять во времени заданные ему функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность является внутренним свойством объекта. Оно проявляется во взаимодействии этого объекта с другими объектами внутри технической системы, а также с внешней средой, являющейся объектом, с которым взаимодействует сама техническая система в соответствии с ее назначением.
Это свойство определяет эффективность функционирования технической системы во времени через свои показатели. Являясь комплексным свойством, надежность объекта (в зависимости от его назначения и условий эксплуатации) оценивается через показатели частных свойств — безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохранности — в отдельности или определенном сочетании.
При анализе безопасности технической системы, характеристики ее надежности не дают исчерпывающей информации. Необходимо провести анализ возможных последствий отказов технической системы в смысле ущерба, наносимого оборудованию и последствий для людей, находящихся вблизи него. Таким образом, расширение анализа надежности, включение в него рассмотрения последствий, ожидаемую частоту их появления, а также ущерб, вызываемый потерями оборудования и человеческими жертвами, и является оценкой риска.
Конечным результатом изучения степени риска может быть, например, такое утверждение: “Возможное число человеческих жертв в течение года в результате отказа равно N человек”.
Таким образом, можно дать следующее определение риска: риск — частота реализации опасностей. Количественная оценка риска — это отношение числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определенный период.
Пример. Определить риск гибели человека на производстве за год, если известно, что ежегодно погибает около n =14000 человек, а численность работающих составляет N =140 млн. человек:
продолжение
--PAGE_BREAK--С точки зрения общества в целом интересно сравнение полученной величины со степенью риска обычных условий человеческой жизни, для того чтобы получить представление приемлемом уровне риска и иметь основу для принятия соответствующих решений.
По данным американских ученых индивидуальный риск гибели по различным причинам, по отношению ко всему населению США за год составляет:
· Автомобильный транспорт 3(10-4.
· Падение 9(10-5.
· Пожар и ожог 4(10-5.
· Утопление 3(10-5.
· Отравление 2(10-5.
· Огнестрельное оружие и станочное оборудование 1(10-5.
· Водный, воздушный транспорт 9(10-6.
· Падающие предметы, эл. ток 6(10-6.
· Железная дорога 4(10-6.
· Молния 5(10-7.
· Ураган, торнадо 4(10-7.
Таким образом, полная безопасность не может быть гарантирована никому, независимо от образа жизни.
При уменьшении риска ниже уровня 1(10-6 в год общественность не выражает чрезмерной озабоченности и поэтому редко предпринимаются специальные меры для снижения степени риска (мы не проводим свою жизнь в страхе погибнуть от удара молнии). Основываясь на этой предпосылке, многие специалисты принимают величину 1(10-6 как тот уровень, к которому следует стремиться, устанавливая степень риска для технических объектов. Во многих странах эта величина закреплена в законодательном порядке. Пренебрежимо малым считается риск 1(10-8 в год.
Необходимо отметить, что оценку риска тех или иных событий можно производить только при наличии достаточного количества статистических данных. В противном случае данные будут не точны, так как здесь идет речь о так называемых “редких явлениях”, к которым классический вероятностный подход не применим. “Так, например, до чернобыльской аварии риск гибели в результате аварии на атомной электростанции оценивался в 2(10-10 в год”.
Анализ риска позволяет выявить наиболее опасные деятельности человека. По данным американских ученых частота несчастных случаев со смертельным исходом составляет (по времени суток):
Таким образом, должны рассматриваться все технические и социальные аспекты в их взаимосвязи. При этом возможно обеспечить приемлемый риск, который сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет собой некоторый компромисс между уровнем безопасности и возможностями ее достижения.
Затрачивая чрезмерные средства на повышение надежности технических систем, можно нанести ущерб социальной сфере. Величина приемлемого риска определяется уровнем развития общества и темпами научно — технического прогресса.
Начальный импульс к созданию численных методов оценки надежности был дан авиационной промышленностью. После первой мировой войны в связи с увеличением интенсивности полетов и авиакатастроф были выработаны критерии надежности для самолетов и требования к уровню безопасности. В частности, проведен сравнительный анализ одномоторных и многомоторных самолетов с точки зрения успешного завершения полета и выработаны требования по частоте аварий, отнесенных к 1ч. полетного времени. К 1960г., например, было установлено, что одна катастрофа приходится в среднем на 1млн. посадок.
Таким образом, для автоматических систем посадки самолетов можно было бы установить требования по уровню риска, не превышающего одной катастрофы на 1(107 посадок.
Дальнейшее развитие математического аппарата надежности применительно к сложным системам последовательного типа показало невозможность применения старого закона “цепь не прочнее, чем самое слабое ее звено”. Был получен закон произведения для последовательных элементов:
Таким образом, в системе последовательного типа надежность отдельных элементов должна быть значительно выше для удовлетворительного функционирования системы.
В 40-е годы увеличение надежности шло по пути улучшения конструкционных материалов, повышения точности и качества изготовления и сборки изделий.
Большое внимание уделялось техническому обслуживанию и ремонту оборудования (до тех пор, пока министерство обороны США не обнаружило, что годовая стоимость обслуживания оборудования составляет 2$ на каждый 1$ его стоимости; т.е. при 10-летнем сроке его эксплуатации необходимо 20млн. $ на содержание оборудования стоимостью 1млн. $).
В дальнейшем от анализа надежности технических систем начали переходить к оценке риска, включив в анализ ошибочные действия оператора. Сильный толчок развитию теории надежности дала военная техника — требование поражения цели “с одного выстрела”.
Развитие космонавтики и ядерной энергетики, усложнение авиационной техники привело к тому, что изучение безопасности систем было выделено в независимую отдельную область деятельности. В 1969г. МО США приняло стандарт MIL — STD — 882 “Программа по обеспечению надежности систем, подсистем и оборудования”: Требования в качестве основного стандарта для всех промышленных подрядчиков по военным программам. А параллельно МО разработало требования по надежности, работоспособности и ремонтопригодности промышленных изделий.
Риск чаще всего связан с бесконтрольным освобождением энергии или утечками токсических веществ (факторы мгновенного действия). Обычно одни отделения предприятия представляют большую опасность, чем другие, поэтому в самом начале анализа следует разбить предприятие, для того чтобы выявить такие участки производства или его компоненты, которые являются вероятными источниками бесконтрольных утечек. Поэтому первым шагом будет:
1) Выявление источников опасности (например, возможны ли утечки ядовитых веществ, взрывы, пожары и т.д. ?);
2) Определение частей системы (подсистем), которые могут вызвать эти опасные состояния (химические реакторы, емкости и хранилища, энергетические установки и др.)
Средствами к достижению понимания опасностей в системе являются инженерный анализ и детальное рассмотрение окружающей среды, процесса работы и самого оборудования. При этом очень важно знание степени токсичности, правил безопасности, взрывоопасных условий, прохождения реакций, коррозионных процессов, условий возгораемости и т.д.
Перечень возможных опасностей является основным инструментом в их выявлении. Фирма “Боинг” использует следующий перечень:
1. Обычное топливо.
2. Двигательное топливо.
3. Инициирующие взрывчатые вещества.
4. Заряженные электрические конденсаторы.
5. Аккумуляторные батареи.
6. Статические электрические заряды.
7. Емкости под давлением.
8. Пружинные механизмы.
9. Подвесные устройства.
10. Газогенераторы.
11. Электрические генераторы.
12. Источники высокочастотного излучения.
13. Радиоактивные источники излучения.
14. Падающие предметы.
15. Катапультированные предметы.
16. Нагревательные приборы.
17. Насосы, вентиляторы.
18. Вращающиеся механизмы.
19. Приводные устройства.
20. Ядерная техника. и т.д.
Процессы и условия, представляющие опасность:
· Разгон, торможение.
· Загрязнения.
· Коррозия.
· Химическая реакция (диссипация, замещение, окисление).
· Электрические: поражение током; ожог; непредусмотренные включения; отказы источника питания; электромагнитные поля.
· Взрывы.
· Пожары.
· Нагрев и охлаждение: высокая температура; низкая температура; изменение температуры.
· Утечки.
· Влага: высокая влажность; низкая влажность.
· Давление: высокое; низкое; быстрое изменение.
· Излучения: термическое; электромагнитное; ионизирующее; ультрафиолетовое.
· Механические удары и т.д.
Обычно необходимы определенные ограничения на анализ технических систем и окружающей среды (Например, нерационально в деталях изучать параметры риска, связанного с разрушением механизма или устройства в результате авиакатастрофы, т. к. это редкое явление, однако нужно предусматривать защиту от таких редких явлений при анализе ядерных электростанций, т. к. это влечет за собой большое количество жертв). Поэтому необходим следующий шаг.
3) Введение ограничений на анализ риска (например, нужно решить, будет ли он включать детальное изучение риска в результате диверсий, войны. ошибок людей, поражения молнией, землетрясений и т.д.).
Таким образом, целью первой стадии анализа риска является определение системы и выявление в общих чертах потенциальных опасностей.
Опасности после их выявления, характеризуются в соответствии с вызываемыми ими последствиями.
Характеристика производится в соответствии с категориями критичности:
1 класс — пренебрежимые эффекты;
2 класс — граничные эффекты;
3 класс — критические ситуации;
4 класс — катастрофические последствия.
В дальнейшем необходимо наметить предупредительные меры (если такое возможно) для исключения опасностей 4-го класса (3-го, 2-го) или понижения класса опасности. Возможные решения, которые следует рассмотреть, представляются в виде алгоритма, называемого деревом решений для анализа опасностей. После этого можно принять необходимые решения по внесению исправлений в проект в целом или изменить конструкцию оборудования, изменить цели и функции и внести нештатные действия с использованием предохранительных и предупредительных устройств.
Типовая форма, заполняемая при проведении предварительного анализа риска имеет следующий вид.
1. Аппаратура или функциональный элемент, подвергаемые анализу.
1. Соответствующая фаза работы системы или вид операции.
2. Анализируемый элемент аппаратуры или операция, являющаяся по своей природе опасными.
3. Состояние, нежелательное событие или ошибка, которые могут быть причиной того, что опасный элемент вызовет определенное опасное состояние.
4. Опасное состояние, которое может быть создано в результате взаимодействия элементов в системе или системы в целом.
5. Нежелательные события или дефекты, которые могут вызывать опасное состояние, ведущее к определенному типу возможной аварии.
6. Любая возможная авария, которая возникает в результате определенного опасного состояния.
7. Возможные последствия потенциальной аварии в случае ее возникновения.
8. Качественная оценка потенциальных последствий для каждого опасного состояния в соответствии со следующими критериями:
· класс 1 — безопасный (состояние, связанное с ошибками персонала,
· недостатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также
· неправильной работой), не приводит к существенным нарушениям и не вызывает повреждений оборудования и несчастных случаев с людьми;
· класс 2 — граничный (состояние, связанное с ошибками персонала, недостатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также неправильной работой), приводит к нарушениям в работе, может быть компенсировано или взято под контроль без повреждений оборудования или несчастных случаев с персоналом;
· класс 3 — критический: (состояние, связанное с ошибками персонала, недостатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также неправильной работой), приводит к существенным нарушениям в работе, повреждению оборудования и создает опасную ситуацию, ситуацию требующую немедленных мер по спасению персонала и оборудования;
· класс 4 — катастрофический (состояние, связанное с ошибками персонала, недостатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также неправильной работой), приводит к последующей потере оборудования и (или) гибели или массовому травмированию персонала.
10. Рекомендуемые защитные меры для исключения или ограничения выявленных опасных состояний и (или) потенциальных аварий; рекомендуемые превентивные меры должны включать требования к элементам конструкции, введение защитных приспособлений, изменение конструкций, введение специальных процедур и инструкций для персонала.
10. Следует регистрировать введенные превентивные мероприятия и следить за составом остальных действующих превентивных мероприятий.
Таким образом предварительный анализ опасности представляет собой первую попытку выявить оборудование технической системы и отдельные события, которые могут привести к возникновению опасностей и выполняется на начальном этапе разработки системы.
Необходимость защиты окружающей среды от опасных техногенных воздействий промышленности на экосистемы.
Экологическое состояние многих районов нашей страны вызывает законную тревогу общественности.
В многочисленных публикациях показано, что во многих регионах нашей страны наблюдается устойчивая тенденция к многократному, в десятки и более раз превышению санитарно-гигиенических норм по содержанию в атмосфере городов окислов углерода, азота, пыли, токсичных соединений металлов, аминов и других вредных веществ. Имеются серьезные проблемы с мелиорацией земель, бесконтрольным применением в сельском хозяйстве минеральных удобрений, чрезмерным использованием пестицидов, гербицидов. Происходит загрязнение сточными водами промышленных и коммунальных предприятий больших и малых рек, озер, прибрежных морских вод. Из-за постоянного загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв, растительности происходит деградация экосистем, сокращение продуктивных возможностей биосферы.
Загрязнение среды обитания вредно отражается на здоровье людей, приносит значительные убытки народному хозяйству. В последнее врем обстановка ухудшилась настолько, что многие районы объявлены районами экологического бедствия.
Общие выбросы двуокиси азота оцениваются в 6,5*108 т/год, выбросы серы составляют 2,4*108 т/год, промышленность выбрасывает 5,2*107 т/год всевозможных отходов. Выбросы углекислого газа, сернистых соединений в атмосферу в результате промышленной деятельности, функционирования энергетических, металлургических предприятий ведут к возникновению парникового эффекта и связанного с ним потепления климата. По оценкам ученых глобальное потепление без принятия мер по сокращению выбросов парниковых газов составит от 2-х до 5 градусов в течение следующего столетия, что явится беспрецедентным явлением за последние десть тысяч лет.
Потепление климата, увеличение уровня океана на 60-80 см к концу следующего столетия приведут к экологической катастрофе невиданного масштаба, угрожающей деградацией человеческому сообществу.
Другая опасность связана с дефицитом чистой пресной воды. Известно, что промышленность потребляет 3000 куб. км пресной воды в год, из которых примерно 40% возвращается в цикл, но с жидкими отходами, содержащими продукты коррозии, отработанное масло, органику, частицы золы, смол, технологические сбросы, в том числе вредные компоненты типа тяжелых металлов и радиоактивных веществ. Эти жидкости растекаются по водным системам, причем вредные вещества депонируются в фитоценозах, донных отложениях, рыбах, распространяются по трофическим, т.е. пищевым цепям, попадают на стол человека. Расход пресной воды на сельскохозяйственные нужды — орошение, ирригацию стал в некоторых районах столь велик, что вызвал крупные необратимые сдвиги в экологическом равновесии целых регионов. Среди других экологических проблем, связанных с антропогенным воздействием на биосферу, следует упомянуть риск нарушения озонового слоя, загрязнение Мирового океана, деградацию почв и опустынивание зернопроизводящих районов, закисление природных сред, изменение электрических свойств атмосферы.
Все техногенные воздействия на окружающую среду можно разделить на незначимые, приемлемые и недопустимые.
В области незначимых воздействий все виды деятельности дозволены без ограничений. Это зона невмешательства в процессы, протекающие в окружающей среде. По-видимому, границей этой области могут быть санитарно-гигиенические нормативы по содержанию вредных веществ в воде, воздухе, пищевых продуктах. Считается, что эти нормативы соответствуют порогам каких — либо неприятных воздействий веществ на здоровье людей. Однако при этом не учитывается возможность накопления, сорбирования этих веществ в других компонентах экосистем. Поэтому кроме санитарно-гигиенических норм, дающих границу несущественности концентраций веществ с точки зрения защиты здоровья человека, должны быть установлены и экологические нормативы концентраций, разграничивающих значимые и незначимые области воздействий на экосистемы.
продолжение
--PAGE_BREAK--В области значимых концентраций, где ожидается, что интенсивность воздействий может превысить некоторый приемлемый уровень — должны приниматься меры защиты для ограничения последствий воздействий. В этой области Санитарная Инспекция и Контрольные органы Госкомприроды должна обладать властью для принуждения организаций-загрязнителей принимать необходимые меры к сокращению количества выбрасываемых загрязнителей. В области недопустимых воздействий, где вероятный вред, ущерб и другие последствия воздействий слишком велики, деятельность, гроз экологическими катастрофами, не должна допускаться или даже должна запрещаться. В случаях нарушения запрета виновников следует привлекать к строгой ответственности.
Для установления границ этой важной области должны быть известны величины критических воздействий, которые приводили бы к деградации, угнетению биологических процессов в элементах экосистем, выводили бы экосистемы из динамического равновесия с переходом в менее благоприятные состояния.
С другой стороны нужно знать и репарационные способности экосистем, возможности восстановления численности популяций, видового разнообразия за счет адаптивных и миграционных явлений.
Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды.
Отметим наиболее существенные факторы — локальное механическое воздействие на рельеф — при строительстве, повреждение особей в технологических системах — при эксплуатации, сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты, изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС, изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.
Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов-охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору и фауну экосистем.
Особое значение имеет распространение радиоактивных веществ в окружающем пространстве. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций (АС), идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе.
Общепризнанно, что АС при их нормальной эксплуатации намного — не менее чем в 5-10 раз «чище» в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий атомных электростанций — крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.
Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий АС на экосистемы, но и тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов — охладителей, изменения гидрологических характеристик прилежащих к АС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды.
Видно, что все вопросы защиты окружающей среды составляют единый научный, организационно-технический комплекс, который следует называть экологической безопасностью. Следует подчеркивать, что речь идет о защите экосистем и человека, как части экосферы от внешних техногенных опасностей, т.е. что экосистемы и люди являются субъектом защиты. Определением экологической безопасности может быть утверждение, что экологическая безопасность — необходимая и достаточная защищенность экосистем и человека от вредных техногенных воздействий
Обычно выделяют защиту окружающей среды как защищенность экосистем от воздействий атомных станций при их нормальной эксплуатации и безопасность как систему защитных мер в случаях аварий на них.
Атомные электростанции оказывают на окружающую среду — тепловое, радиационное, химическое и механическое воздействие. Для обеспечения безопасности биосферы нужны необходимые и достаточные защитные средства.
Под необходимой защитой окружающей среды будем понимать систему мер, направленных на компенсацию возможного превышения допустимых значений температур сред, механических и дозовых нагрузок, концентраций токсикогенных веществ в экосфере. Тогда защита не требуется, если Т(r,t)
В противном случае, при невыполнении неравенств необходимы меры, которые будут компенсировать превышение параметров над допустимыми значениями. Эти меры суть управляющие воздействия для возвращение системы в область нормального функционирования. Достаточность защиты достигается в том случае, когда температуры в средах, дозовые и механические нагрузки сред, концентрации вредных веществ в средах не превосходят предельных, критических значений, т.е.
Т(r,t)
Здесь и выше Т — температура, Tд, Tкр — допустимое и критическое значение температуры, В — дозовая нагрузка, Вд, Вкр — допустима и критическая дозовая нагрузка, Mд, Mкр — допустимое и предельное значение механической, например, шумовой, нагрузки, Сi — концентрация i-того вещества в биосфере, С iд — предельно-допустимая концентрация (ПДК), С iкр — критическая концентрация i-того вещества.
Разнообразные техногенные воздействия на окружающую среду характеризуются их частотой повторения и интенсивностью. Например, выбросы вредных веществ имеют некоторую постоянную составляющую, соответствующую нормальной эксплуатации, и случайную компоненту, зависящую от вероятностей аварий, т.е. от уровня безопасности рассматриваемого объекта. Ясно, что чем тяжелее, опаснее авария, тем вероятность ее возникновения ниже. Эти воздействия и соответствующие им последствия могут быть разбиты на незначимые, допустимые и недопустимые области. По-видимому, разумно ввести некоторые относительные коэффициенты вредности воздействий на данные элементы экосистем по отношению к некоторым эталонам. Разумеется, в качестве эталона мог бы быть взят человек. Например, нам известно сейчас по горькому опыту Чернобыля, что сосновые леса имеют радиочувствительность похожую на то, что характерно для человека, а смешанные леса и кустарники — в 5 раз меньшую. Учитывая, что воздействия АС на биосферу не ограничиваются лишь радиационными факторами, ясно, что реальную защиту окружающей среды следует строить на основе нормативного эшелонирования защит от всех воздействий, влияющих на состояния экосистем. Меры предупреждения опасных воздействий, их предотвращения при эксплуатации, создания возможностей для их компенсации и управления вредными воздействиями должны приниматься на стадии проектирования объектов. Это предполагает разработку и создание систем экологического мониторинга регионов, разработку методов расчетного прогнозирования экологического ущерба, признанных методов оценивания экологических емкостей экосистем, методов сравнения разнотипных ущербов. В пределе эти меры должны создать базу для активного управления состоянием окружающей среды.
В настоящее время принято обосновывать экологическую безопасность атомных электростанций при их проектировании в несколько стадий.
В начале работ, до реального проектирования АС разрабатывается т. н. Концепция экологической безопасности АС, в которой оценивается состояние окружающей среды в районе предполагаемого строительства АС и определяется уровень допустимых воздействий на природное окружение, т.е. тот уровень, который согласуется с природоохранным и санитарно-гигиеническим законодательством, учитывает социальные аспекты экологической безопасности — сохранность ценных природных комплексов, возможные изменения в жизненном укладе населения, структуре землепользования региона, а также предполагаемую реакцию населения, обеспечивает отсутствие значительного вмешательства в природные процессы и серьезных воздействий на биогеоценозы на прилежащих к АС территориях.
Затем, в рамках Технико-экономического обоснования — ТЭО разрабатывается Оценка воздействий АС на окружающую среду — АВОС АС, а далее, уже на стадии проекта АС разрабатывается т. н. Обоснование экологической безопасности — ОЭБ АС, в котором подтверждается соответствие технических решений требованиям Концепции охраны окружающей среды в регионе.
Вопрос 9. Что такое пожар? Факторы, влияющие на возникновение и распространение пожаров. Средства и методы локализации и тушения пожаров. Меры по предотвращению возникновения пожаров. Каждый пожар представляет собой единственную в своем роде ситуацию, определяемую различными событиями и явлениями, носящими случайный характер, например изменение направления и скорости ветра во время пожара и т.п. Поэтому точно предсказать развитие пожара во всех деталях не представляется возможным. Однако пожары обладают общими закономерностями, что позволяет построить аналитическое описание общих явлении пожаров и их параметров.
Основные явления, сопровождающие пожар,– это процессы горения, массо — и теплообмена. Они изменяются во времени, пространстве и характеризуются параметрами пожара. Пожар рассматривается как открытая термодинамическая система, обменивающаяся с окружающей средой веществами и энергией.
Рассмотрим процессы, протекающие на пожаре, и параметры, их характеризующие.
Процесс горения на пожаре горючих веществ и материалов представляет собой быстро протекающие химические реакции окисления и физические явления, без которых горение невозможно, сопровождающиеся выделением тепла и свечением раскаленных продуктов горения с пламени.
Основными условиями горения являются: наличие горючего вещества, поступление окислителя в зону химических реакций и непрерывное выделение тепла, необходимого для поддержания горения.
Возникновение и распространение процесса горения по веществам и материалам происходит не сразу, а постепенно. Источник горения воздействует на горючее вещество, вызывает его нагревание, при этом в большей мере нагревается поверхностный слой, происходят активация поверхности, деструкция и испарение вещества, материала вследствие термических и физических процессов, образование аэрозольных смесей, состоящих из газообразных продуктов реакции и твердых частиц исходного вещества. Образовавшиеся газообразные продукты способны к дальнейшему экзотермическому превращению, а развитая поверхность прогретых твердых частиц горючего материала способствует интенсивности процесса его разложения. Концентрация паров, газообразных продуктов деструкции испарения (для жидкостей) достигает критических значений, происходит воспламенение газообразных продуктов и твердых частиц вещества, материала. Горение этих продуктов приводит к выделению тепла, повышению температуры поверхности и увеличению концентрации горючих продуктов термического разложения (испарения) над поверхностью материала, вещества. Устойчивое горение наступает, когда скорость образования горючих продуктов термического разложения станет не меньше скорости их окисления в зоне химической реакции горения. Тогда под воздействием тепла, выделяющегося в зоне горения, происходят разогрев, деструкция, испарение и воспламенение следующих участков горючих веществ и материалов.
К основным факторам, характеризующим возможное развитие процесса горения на пожаре, относятся: пожарная нагрузка, массовая скорость выгорания, линейная скорость распространения пламени по поверхности материалов, площадь пожара, площадь поверхности горящих материалов, интенсивность выделения тепла, температура пламени и др.
Под пожарной нагрузкой понимают массу всех горючих и трудногорючих материалов, находящихся в помещении или на открытом пространстве, отнесенное к площади пола помещения или площади, занимаемой этими материалами на открытом пространстве.
Пожарную нагрузку Р, кг/м2, определяют как сумму постоянной и временной пожарных нагрузок. В постоянную пожарную нагрузку включаются находящиеся в строительных конструкциях вещества и материалы, способные гореть. Во временную пожарную нагрузку включаются вещества и материалы, обращающиеся в производстве, в том числе технологическое и техническое оборудование, изоляция, мебель и другие материалы, способные гореть.
Скорость выгорания — потеря массы материала (вещества) в единицу времени при горении. Процесс термического разложения сопровождается уменьшением массы вещества и материалов, которая в расчете на единицу времени и единицу площади горения квалифицируется как массовая скорость выгорания, кг/(м2*с), и определяется соотношением.
Массовая скорость выгорания зависит от агрегатного состояния горючего вещества или материала, начальной температуры и других условий. Массовая скорость выгорания горючих и легковоспламеняющихся жидкостей определяется интенсивностью их испарения. Массовая скорость выгорания твердых веществ зависит от вида горючего, его размеров, величины свободной поверхности и ориентации по отношению к месту горения; температуры пожара и интенсивности газообмена. Существенное влияние на массовую скорость выгорания оказывает концентрация кислорода (окислителя) в окружающей среде.
Линейная скорость распространения горения (пожара) представляет собой физическую величину, характеризуемую поступательным движением фронта пламени в данном направлении в единицу времени. Она зависит от вида и природы горючих веществ и материалов, от начальной температуры, способности горючего к воспламенению, интенсивности газообмена на пожаре, плотности теплового потока на поверхности веществ и материалов и других факторов.
Отношение площади поверхности горения к площади горения характеризуется коэффициентом поверхности КП горючей загрузки.
От КП во многом зависит изменение параметров пожаров. Так, при обеспеченном газообмене с повышением КП возрастают скорости выгорания и распространения горения, температура пожара и пр.
Это, в свою очередь, не может не отразиться на параметрах тушения и требуемых интенсивностях подачи огнетушащих средств, времени тушения, а также на общем количестве сил и средств, необходимых для ликвидации пожаров.
Под температурой пожара в ограждениях понимают среднеобъемную температуру газовой среды в помещении, под температурой пожара на открытых пространствах – температуру пламени. Температура пожаров в ограждениях, как правило, ниже, чем на открытых пространствах.
Одним из главных параметров, характеризующих процесс горения, является интенсивность выделения тепла при пожаре. Это величина, равная по значению теплу, выделяющемуся при пожаре за единицу времени. Она определяется массовой скоростью выгорания веществ и материалов и их теплового содержания. На интенсивность тепловыделения влияют содержание кислорода и температура среды, а содержание кислорода зависит от интенсивности поступления воздуха в помещение при пожарах в ограждениях и в зону пламенного горения при пожарах на открытых пространствах. При пожарах, регулируемых притоком воздуха, интенсивность выделения тепла пропорциональна расходу поступающего воздуха.
Если горение на пожаре не ограничивается притоком воздуха, интенсивность тепловыделения зависит от площади поверхности материала, охваченной горением. Площадь поверхности вещества или материала, охваченная горением, может оставаться в процессе пожара постоянной величиной (например, горение жидкости в резервуаре, обвалования и т.п.) или изменяется со временем (например, при распространении огня по мебели и другим горючим материалам).
При пожаре выделяются газообразные, жидкие и твердые вещества. Они называются продуктами горения, т.е. веществами, образовавшимися в результате горения. Они распространяются в газовой среде и создают задымление.
Дым – это дисперсная система из продуктов горения и воздуха, состоящая из газов, паров и раскаленных твердых частиц. Объем выделившегося дыма, его плотность и токсичность зависят от свойств горящего материала и от условий протекания процесса горения.
Концентрация дыма – это количество продуктов горения, содержащихся в единице объема помещения. Ее можно выразить количеством вещества, г/м3, г/л, или в объемных долях.
Экспериментальным путем установлена зависимость видимости от плотности дыма, например, если предметы при освещении их групповым фонарем с лампочкой в 21 Вт видны на расстоянии до 3 м (содержание твердых частичек углерода 1,5 г/м3) –дым оптически плотный; до 6 м (0,6–1,5 г/м3 твердых частичек углерода) – дым средней оптической плотности; до 12 м (0,1–0,6 г/м3 твердых частичек углерода) – дым оптически слабый.
продолжение
--PAGE_BREAK--Газовый обмен на пожаре – это движение газообразных масс, вызванное выделением тепла при горении. При нагревании газов их плотность уменьшается, и они вытесняются более плотными слоями холодного атмосферного воздуха и поднимаются вверх. У основания факела пламени создается разрежение, которое способствует притоку воздуха в зону горения, а над факелом пламени (за счет нагретых продуктов горения) – избыточное давление.
Процесс газообмена при пожаре в помещении на уровне средних по его объему термодинамических параметров (давление, плотность, температура) базируется на законах естественного газообмена, возникающего вследствие разности плотностей (гравитационных давлений) наружной и внутренней (в помещении) газовых сред.
На процесс газообмена в помещении большое влияние оказывают высота помещения, геометрические размеры проемов, скорость и направление ветра.
Процессы газообмена на пожаре могут приводить к задымлению как помещений, так и зданий в целом. Правильная организация работ по управлению газовыми потоками на пожаре может способствовать предотвращению задымлений зданий и смежных помещений, имеющих общие проемы, что значительно облегчит работы по локализации и ликвидации пожара.
Одним из главных процессов, происходящих на пожаре, являются процессы теплообмена. Выделяющееся тепло при горении, во-первых, усложняет обстановку на пожаре, во-вторых, является одной из причин развития пожара. Кроме того, нагрев продуктов горения вызывает движение газовых потоков и все вытекающие из этого последствия (задымление помещений и территории, расположенных около зоны горения и др.).
Сколько тепла выделяется в зоне химической реакции горения, столько его и отводится от нее.
Qоб = Qг + Qср, где Qг – расход тепла на подготовку горючих веществ к горению; Qср – отвод тепла от зоны горения в окружающее пространство.
Для поддержания и продолжения горения требуется незначительная часть тепла. Всего до 3% выделяющегося тепла путем излучения передается горящим веществам и затрачивается на их разложение и испарение. Именно это количество тепла берут за основу при определении способов и приемов прекращения горения на пожарах и установлении нормативных параметров тушения.
Тепло, передаваемое во внешнюю среду, способствует распространению пожара, вызывает повышение температуры, деформацию конструкций и т.д.
Большая часть тепла на пожарах передается конвекцией. Так, при горении бензина в резервуаре этим способом передается 57–62% тепла, а при горении штабелей леса 60–70%.
При при слабом ветре большая часть тепла отдается верхним слоям атмосферы. При наличии сильного ветра обстановка усложняется, так как восходящий поток нагретых газов значительно отклоняется от вертикали.
При внутренних пожарах (т.е. пожарах в ограждениях) конвекцией будет передаваться еще большая часть тепла, чем при наружных. При пожарах внутри зданий продукты сгорания, двигаясь по коридорам, лестничным клеткам, шахтам лифтов, вентканалам и т.п., передают тепло встречающимся на их пути материалам, конструкциям и т.д., вызывая их загорание, деформацию, обрушение и пр. Необходимо помнить, чем выше скорость движения конвекционных потоков и чем выше температура нагрева продуктов сгорания, тем больше тепла передается в окружающую среду.
Теплопроводностью при внутренних пожарах тепло передается из горящего помещения в соседние через ограждающие строительные конструкции, металлические трубы, балки и т.п. При пожарах жидкостей в резервуарах тепло этим способом передается нижним слоям, создавая условия для вскипания и выброса темных нефтепродуктов.
Передача тепла излучением характерна для наружных пожаров. Причем, чем больше поверхность пламени, тем ниже степень его черноты, чем выше температура горения, тем больше передается тепла этим способом. Мощное излучение происходит при горении газонефтяных фонтанов, ЛВЖ и ГЖ в резервуарах, штабелей лесопиломатериалов и т.д. При этом на значительные расстояния передается от 30 до 40% тепла.
Наиболее интенсивно тепло передается по нормали к факелу пламени, с увеличением угла отклонения от нее интенсивность передачи тепла уменьшается.
При пожарах в ограждениях действие излучения ограничивается строительными конструкциями горящих помещений и задымлением как тепловым экраном. В наиболее удаленных от зоны горения участках тепловое воздействие излучение существенного влияния на обстановку пожара не оказывает. Но чем ближе к зоне горения, тем более опасным становится его тепловое воздействие.
Практика показывает, что при температуре, равной 80–100 °С в сухом воздухе и при 50–60 °С во влажном, человек без специальной теплозащиты может находиться лишь считанные минуты. Более высокая температура или длительное пребывание в этой зоне приводит к ожогам, тепловым ударам, потере сознания и даже смертельным исходам.
Падающий тепловой поток зависит от расстояния между факелом пламени и объектом. С этим параметром связаны безопасные условия для облучаемого объекта.
Процесс теплообмена горячих газов, факела пламени и ограждающих конструкций при пожаре в помещении носит сложный характер и осуществляется одновременно тепловым излучением, конвекцией и теплопроводностью.
На внутренних пожарах направление передачи тепла излучением может не совпадать с передачей тепла конвекцией, поэтому в помещении могут быть участки поверхности ограждающих конструкций, где действует только излучение (как правило, пол и часть поверхности стен, примыкающая к нему), или только конвекция (потолок и часть поверхности стен, примыкающая к нему), или где оба вида тепловых потоков действуют совместно.
Вопрос 10. Какова роль лесов в естественном очищении биосферы от радиоактивных и других вредных веществ? Какие меры применяются для сохранения лесов?
Лес – один из основных типов растительного покрова Земли, представленный многочисленными жизненными формами растений, среди которых главную роль играют деревья и кустарники, второстепенную – травы, кустарнички, мхи, лишайники и т.д.
Характерная особенность леса заключается в том, что образующие его компоненты связаны между собой и с окружающей средой. На рисунке 1 схематически показано, что лесной фитоценоз находится под воздействием внешней среды и сам оказывает влияние на нее. Так, солнечную энергию – главный источник в растительных сообществах – в лесу поглощают в основном кроны деревьев в процессе фотосинтеза и тем самым накапливают органическое вещество. Основная масса солнечной энергии отражается от поверхности крон и от почвы на прогалинах и уходит в атмосферу, незначительная часть расходуется на транспирацию.
Леса как экологические системы интересны и важны во многих отношениях. Во-первых, это одни из немногих экосистем суши, сохранившиеся в естественном или слабо измененном человеком состоянии; во-вторых, это самые крупные экосистемы на Земле, которые характеризуются высокой продуктивностью и в которых аккумулируется большая часть органического вещества планеты в виде древесины, детрита, гумуса, используемого затем человечеством как для собственного потребления, так и для восстановления исчезающих в процессе его хозяйственной деятельности компонентов биосферы.
Лесной фонд планеты.
Общая площадь лесных земель несколько больше 4 млрд. га. В составе общей лесной выделяют площадь, покрытую лесом. Последняя не включает участки под полянами, дорогами, сенокосами, просеках в пределах лесной территории. Она оценивается примерно в 3 млрд. га. В расчете на одного человека общая лесная площадь составляет около 0,8 га.
Суммарная мировая биомасса лесов оценивается примерно в 2000 млрд. т. доля северных хвойных лесов (в основном это Россия, Канада и США) составляет 14-15%, тропических – 55-60%. Лесные площади и ресурсы древесины на душу населения, соответственно, в Канаде – 9,4 га, 815 м, России – 5,2 га, 560 м, Финляндии – 4,9 га, 351 м, Швеции – 2,5 га, 313 м, США – 0,9 га, 88 м. Общая площадь земель лесного фонда России составляет 1180,9 млн. га, или 69% суши страны. Россия обладает почти 25% мировых запасов древесины и 50% ценных хвойных лесов мира.
Еще до активного наступления человека на природу леса занимали почти всю территорию Европы. В настоящее время они сохранились на одной трети ее площади (рис.2, 3). Самым заселенным европейским государством является Финляндия, где лесами покрыто 70% территории. Беднее всех в этом отношении Великобритания – там на леса приходиться менее 6% площади страны. По-прежнему обширные лесные массивы сохраняются в Азии – в сибирских низменностях и на горных склонах, а также в тропических и субтропических областях на юго-востоке континента. Леса покрывают около двух третьих площади Северной и Южной Америки: на севере – хвойная тайга, в субтропиках – хвойные и лиственные леса и пальмы, в экваториальной зоне – вечнозеленые дождевые, или влажно-тропические леса (рис.4). Кроме того леса, остаются доминирующим биомом на четвертой части территории Африки и приблизительно пятой части Австралии (рис.5).
Значение лесов. Роль в жизни людей и животных. Леса играют большую роль в развитии экономики, улучшении окружающей среды, повышении благосостояния народа. Сами деревья – мощнейшие создатели биомассы; это поставщики топлива, а главное – древесины для строек и поделок, технического сырья, дубильных, лекарственных, красящих и многих других полезных веществ. Без дубильного экстракта, получаемого из коры лесных деревьев, не обходится, например, кожевенная промышленность. Из древесины изготавливают более 20 тысяч видов изделий и продуктов. Без нее не может обойтись ни одна отрасль народного хозяйства. Из древесины получают пластмассу, удобрения, взрывчатые вещества. Из древесных опилок получают спирт, сахар, синтетический каучук. Древесина идет на изготовление шпал, тары, фанеры, она используется в целлюлозно-бумажной и мебельной промышленности.
В лесах России произрастает около 100 видов диких плодовых, ягодных и орехоплодных растений, почти 200 видов съедобных, имеющих большую ценность как лекарственное и техническое сырье. Широко известны целебные свойства облепихи, черемухи, лимонника, малины, шиповника, золотого корня, зверобоя, смородины и многих других полезных растений. С давних пор люди используют дикорастущие растения как пищу и лекарство. Лекарственные растения содержат алкалоиды, гликозиды, сапонины, витамины, фитонциды, эфирные и жирные масла и другие биологически активные вещества. Лечение растениями можно считать комплексной терапией: одновременно с борьбой против основного заболевания оно улучшает обмен веществ, стимулирует защитные свойства организма.
Лес – это среда обитания для большинства видов животных, он являются кормильцем животных и человека, дарящий им орехи, ягоды, грибы, съедобные побеги, травы и лишайники. Измельченные, сдобренные специальными добавками лесосечные отходы находят применение в животноводстве. При рубке леса заготавливают веточный корм для скота. Наиболее питательны молодые побеги осины, ивы, клена, ясеня, рябины, лещины, липы, ильмовых.
Во всех без исключения лесах, в том числе в промышленном, обитают промысловые виды зверей и птиц. Лесная зона – крупнейшее в мире охотничье угодье: белка и соболь, куница и горностай, бобр и выдра, тетерев, глухарь, рябчик – чего только не приносят охотники из лесов.
Кроме того, леса – это здравницы и места отдыха, ресурс культуры и науки, украшение ландшафта, источники радости и здоровья, эстетического и экологического воспитания.
Природоохранительное значение. Влияние леса на ход процессов, протекающих в природных комплексах, весьма разнообразно. Лесные экосистемы очень важны для жизни биосферы: они обогащают атмосферу кислородом и поддерживают уровень содержания в ней диоксида углерода. Леса играют большую роль в круговороте воды. Лесные почвы фильтруют воды, стекающие с полей и промышленных площадок, и очищают их от многих вредных примесей. Лесные экосистемы испаряют в атмосферу влагу и благотворно влияют на климат, повышая влажность воздуха.
По роли, которую они играют в биосфере, различают три группы лесов. К лесам первой группы относятся леса, основным назначением которых является выполнение водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных функций, а также леса особо охраняемых природных территорий. Леса этой группы располагаются вдоль рек и по побережьям озер, вдоль крупных шоссейных дорог, в зеленых зонах городов, в заповедниках. Их вырубать нельзя. К лесам второй группы относятся леса в регионах с высокой плотностью населения и развитой сетью наземных транспортных путей; леса, выполняющие водоохранные, защитные, санитарно-гигиенические, оздоровительные и иные функции и имеющие ограниченное эксплуатационное значения. В таких лесах проводят рубки, но так, чтобы древостой полностью не уничтожался, и шел процесс его самовосстановления. Это леса в регионах с недостаточными лесными ресурсами, для сохранения которых требуется ограничение режима лесоиспользования. Наконец, К лесам третьей группы относятся леса многочисленных регионов, имеющие преимущественно эксплуатационное значение. При заготовке древесины должно обеспечиваться сохранение экологических функций этих лесов. В таких лесах древостой можно вырубать почти полностью, оставляют лишь отдельные деревья как источники семян для восстановления леса естественным путем или проводится посадка деревьев. Леса третьей группы разделяются на освоенные и резервные.
Водоохранное значение лесов. Начало системной экологии (синэкологии) в отечественной, а затем и в мировой литературе связано прежде всего с наблюдениями за влиянием лесов на водные ресурсы. Люди давно заметили зависимость водности рек и уровней воды в колодцах от наличия лесов. Вырубка лесов обычно приводит к обмелению рек, исчезновению родников, пересыханию ручьев. В народе давно существуют выражения «Леса – хранители вод», «Леса – рождают реки», «Где лес – там и вода, где вода – там и жизнь» и т.п. Особенно большое внимание проблеме связи лесов и вод стали уделять в конце 19 – начале 20 столетия. В это время резко усилилось уничтожение лесов в связи с развитием промышленности, участилась повторяемость засух на юге и юго-востоке России. Одну из причин этого явления видели в уменьшении лесистости.
Леса оказывают прямое влияние на величину испарения, поверхностного и внутригрунтового стока, в целом на водный баланс, на гидрологический режим рек.
Влияние лесов на грунтовые воды. Положительное влияние лесов на питание грунтовых вод обычно не вызывает сомнений. Это связано с переводом значительной части поверхностного стока вод в подземный. Грунтовые воды, в свою очередь, питая реки, обеспечивают более высокий уровень воды в них зимой и летом (период межени). Весной же и при летних ливнях больше воды в реки поступает с безлесных площадей за счет поверхностного стока. Последний неизбежно связан с загрязнением вод продуктами эрозии почв и другими агентами, а также с вероятностью наводнений, их разрушительной силы. Грандиозные наводнения в бассейне Хуанхэ, катастрофические разливы Миссисипи, Дона, Вислы и многих других рек в значительной степени связаны с вырубкой лесов в их бассейнах.
Основной причиной увеличения грунтового и уменьшения поверхностного стока лесами является сохранение под ними хорошей водопроницаемости почв (защищена лесной подстилкой, разрыхлена корнями и т.п.), а также более равномерным поступлением влаги на ее поверхность (замедленная интенсивность таяния снега, гашение силы дождей пологом леса и др.). Во время дождя упругие струи воды с силой падают на ветви и с них мягко стекают на лесную подстилку, состоящую из опавших листьев и лесного разнотравья. Через подстилку вода медленно уходит в почву и по глубинным ее слоям стекает в реки. Таким образом, лес защищает почву от эрозии, берега рек от размывов. Зимой на кронах лиственных пород задерживается не более 3-5% осадков, но зато тот снег, что упадет на лес, лежит там прочным мягким покрывалом. В хвойных лесах, особенно еловых, кронами задерживается до 60% зимних осадков.
Талые и дождевые воды в лесу интенсивно пополняют запасы грунтовых вод. Запасы грунтовых вод под лесами больше и потому, что в лесу происходит накопление влаги. Зимой толщина снега в лесу больше, чем в полях, поэтому почва меньше промерзает. Весной она быстрее оттаивает и начинает впитывать в себя талые воды. Рыхлая лесная подстилка, мхи обладают большой влагоемкостью.1 м этой своеобразной губки в состоянии поглотить в условиях южной тайги до 6 кг дождевой воды. В лесу меньше скорость ветра и, следовательно, испарение. Летом подстилка уменьшает нагревание почвы и тем самым способствует сохранению в ней влаги. Под защитой леса земля медленно насыщается живительной влагой.
Вырубка лесов резко изменяет характер стока и гидрологический режим рек, вызывает бурные весенние паводки и резкое обмеление рек в летнее время. Для того чтобы водорегулирующее значение лесов проявлялось с максимальной эффективностью, они должны располагаться равномерно по всему водосборному бассейну реки.
продолжение
--PAGE_BREAK--Влияние лесов на качество вод. Положительное влияние лесов на качество вод связано с процессом их фильтрации через почвенно-грунтовую толщу. Лесные воды (в том числе и поверхностного стока) всегда несут меньше взвешенных частиц и растворенных химических веществ, чем воды, поступающие с сельскохозяйственных полей, урбанизированных и других подвергающихся антропогенному воздействию территорий. Степень преимуществ качественного состава лесных вод над водами других категорий по мере возрастания антропогенных нагрузок продолжает увеличиваться. Это является свидетельством того, что леса как мощные экосистемы сохраняют еще значительный потенциал способности к самоочищению и противостоянию разрушительным силам техногенеза.
Водоочистительная роль лесных экосистем настолько существенна, что их всё более используют для очистки загрязнённых вод.
Лесные экосистемы оказывают также благоприятное влияние на бактериологические и физические свойства воды. Вода осадков, взятая на пашне, имела коли-индекс (кол-во кишечных палочек в 1 литре воды), равный 18, а после прохождения воды через 45-метровую лесную полосу он уменьшился в 2 раза – до 9. В 5 раз увеличилась прозрачность воды.
При рубках лесов их водоохранные свойства резко снижаются или пропадают полностью. Если вырубки зарастают в результате вторичной сукцессии, то эти свойства довольно быстро восстанавливаются.
Когда условия для проявления вторичной сукцессии нарушаются в результате цепных реакций, вырубки могут приходить в состояние опустынивания. Это наиболее вероятно в горных районах, где после сведения лесов интенсивно проявляется эрозия почв.
На воды особенно влияют те леса, которые растут по берегам рек. Такое влияние также значительно для небольших рек, которые почти полностью находятся в конусе тени прибрежной растительности. Имеются данные, что после удаления прибрежной древесной растительности температура воды в реке повысилась на 7 С. Это отрицательно сказалось на жизни отдельных видов животных, например форели, адаптированной к существованию в прохладных водах.
Леса перспективны для очистки вод, загрязненных удобрениями, ядохимикатами и другими веществами. Для этой цели ландшафты должны быть организованы таким образом, чтобы воды с полей, до того как попасть в источники, проходили через лесные массивы или лесные полосы рассредоточенным потоком.
Почвозащитное значение лесов. Леса резко уменьшают поверхностный сток. Этим они препятствуют смыву и размыву почвогрунтов талыми и дождевыми водами, выступают в качестве важного почвозащитного фактора. Лес – надежный защитник почв от выдувания (дефляция); он закрепляет подвижные пески.
Влияние лесов на сопредельные пространства. Леса изменяют факторы среды не только вместе произрастания, но и за его пределами. Эти свойства издавна используются человеком для защиты с помощью леса населенных пунктов, транспортных путей, сельскохозяйственных полей и других объектов от неблагоприятных погодных явлений. Наибольший опыт в этом отношении накоплен в сельском хозяйстве, где лесные полосы используются для защиты почв и посевов
Леса защищают сельскохозяйственные угодья, урожай от неблагоприятных природных процессов. Пашни, окруженные лесами, имеют более благоприятные для земледелия микроклиматические условия.
В результате мелиоративного воздействия лесонасаждений интенсивность поверхностного стока на полевых склонах уменьшается в 2-3 раза. Следовательно, поля, расположенные в пределах защитной зоны, поглотят снеговой воды на 40-60% больше, чем такие же поля в безлесной местности. Лучшая водообеспеченность гарантирует высокие урожаи всех возделываемых на неорошаемых землях культур. Особая ценность запасенной снеговой влаги в том, что она доступна растению в самый критический момент его роста – в начале всходов, когда слабая корневая система еще не в состоянии добывать воду из более глубоких слоев почвы.
Летом лесные насаждения не только защищают окружающие поля от суховеев, но постепенно отдают им накопленную зимой и весной влагу через грунтовые воды и внутрипочвенный сток. Таким образом, поля, окруженные лесами, в меньшей степени подвержены климатическим и погодным колебаниям.
Полезащитные и почвозащитные функции лесов выполняют в определенной степени лесные полосы, посаженные вокруг оврагов и балок, по границам полей, на перегибах склонов. Густая сеть лесных полос может создавать. Углеродное значение лесов. Основные надежды по выводу избытка углерода из атмосферы и тем самым решению проблемы парникового эффекта люди связывают с лесными экосистемами. Известно, что при образовании 1 т (абсолютно сухой вес) растительной продукции связывается 1,5-1,8 т углекислого газа и высвобождается 1,1-1,3 т кислорода. В расчете на 1 га среднепродуктивного леса в таком случае связывается за год 6-7 т углекислого газа и выделяется 5-6 т кислорода.
Концентрация больших масс углерода в лесах связана с большой биомассой древостоев. Именно благодаря этому только лесные экосистемы способны на длительное время выводить углерод из атмосферы и тем самым как бы давать людям время и шанс для поиска путей решения проблемы парникового эффекта. Из всей массы углерода, сконцентрированного в растениях земного шара, 92% содержится в лесных экосистемах. В растениях всех других экосистем суши аккумулировано только около 7% углерода, а в растительных организмах океана – меньше 1%. Еще большая масса углерода законсервирована в мертвом органическом веществе лесов (детрите), а также в гумусе почв и торфяных отложениях лесных болот. Ясно, что расширение площадей под лесами как и повышение их продуктивности, способствовало бы если не нейтрализация, то замедлению процессов накопления углерода в атмосфере. Из сказанного следует, насколько важно не допустить высвобождение углерода из лесных «кладовых». Это возможно только в том случае, если площади, продуктивность и биомасса лесов не будут уменьшаться. Более того, для интенсификации процессов связывания углерода должны приниматься меры к расширению площадей лесов, повышению их продуктивности. Такие рекомендации для всех стран содержатся в документах, касающихся лесов, принятых Конференцией Организации Объединенных Наций по окружающей среде и развитию (КООНОСР) в 1992 году.
К сожалению, имеет место весьма тревожная тенденция противоположной направленности – сокращение площадей и биомассы лесов на земном шаре. Это отрицательно сказывается на выполнении ими не только углеродной, но и других многочисленных функций.
Воздухоочистительные функции лесов. Лес, образно говоря, — это легкие планеты. Деревья являются той зеленой фабрикой, которая восстанавливает живительную силу отработанного воздуха. Чем лучше растут леса, тем больше они выделяют кислорода и тем быстрее поглощают углекислый газ. В настоящее время установлено, что более половины фотосинтетического кислорода атмосферы поставляется лесами. Ежегодно они ассимилируют 30-35 млрд. т СО, продуцируя при этом 20-23 млрд. т органической массы. Тем самым леса играют главенствующую роль в регулировании газового состава атмосферного воздуха. Поэтому уменьшение лесистости суши, вырубка за последнее тысячелетие 50-70% естественных лесов должны были в большей или меньшей степени сказаться на углеродно-кислородном балансе атмосферы и океана. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, вероятно, есть результат не только сжигания топлива, но и смены лесов менее продуктивными типами фитоценозов – лугами, пастбищами, посевами, садами и т.п.
Кроме воздействия на баланс углерода, леса способны удалять из воздуха другие посторонние вещества. Очищение воздуха от загрязняющих веществ происходит как в результате их поглощения (первый род деятельности), так и посредством физического осаждения (второй род деятельности).
Первый род деятельности растений проявляется в накоплении загрязняющих веществ, в том числе и ядовитых (сернистый ангидрид и другие), в их теле. Лес – превосходный биологический фильтр воздуха. Он улавливает из загрязненной атмосферы озон, цементную пыль, сажу, свинец, окислы азота и другие «продукты цивилизации», оказавшиеся по недосмотру или несовершенству промышленной технологии а атмосфере. В последующем токсиканты попадают в почву либо с опадающими листьями, либо другими путями. Имеются данные, что 1 кг листьев может поглощать за сезон до 50-70 г сернистого газа, 40-50г хлора и 15-20мг свинца. Соединения азота в виде двуокиси и аммонийных солей, поглощаясь в небольшом количестве, выступают как фактор внекорневой (через листья) подкормки растений. Однако в больших количествах эти вещества, как и другие загрязнители, снижают устойчивость растений или даже ведут к их отравлению.
Уникальные фильтрующие свойства деревьев заключаются в их способности притягивать мельчайшие, взвешенные в воздухе твёрдые частицы – второй род деятельности. Лес, особенно хвойный, выделяет фитонциды, которые убивают болезнетворные микробы, оздоровляют воздух. В определённых дозах фитонциды благотворно влияют на нервную систему человека, усиливают двигательную и секреторную функции желудочно-кишечного тракта, способствуют улучшению обмена веществ и стимулируют сердечную деятельность. Фитонциды обладают и ценнейшими профилактическими свойствами. Многие из них оказались непримиримыми врагами возбудителей инфекционных заболеваний, поэтому в воздухе лесов их намного меньше, чем над безлесной территорией. Например, в 1м воздуха в кедровом лесу содержится до 700 микроорганизмов (в операционной палате допускается до 1000 микроорганизмов).
Как утверждают учёные, лес создаёт над собой зоны концентрации влаги, и над ним выпадает осадков на 9 – 30% больше, чем над безлесной территорией. Эти осадки смывают промышленную пыль. Однако на участках с загрязнённым воздухом деревья болеют, прирост их снижается. Только около половины вредных примесей (49 – 66%) осаждается на поверхности деревьев, остальное проникает в живые ткани растений. Самыми уязвимыми при этом оказываются молодые леса. Среди лесных древесных пород более стойкие дуб, клён, тополь, а среди кустарников – лох узколистный, боярышник. Совсем беспомощна по отношению к загрязнённому воздуху ель. Сосна и кедр выдерживают лишь четвёртую часть того, что под силу берёзе.
Климатическое и метеорологическое значение лесов. Леса оказывают существенное влияние на метеорологические факторы. Они воздействуют на атмосферные явления и тем самым создают свою специфическую среду. Ее обычно рассматривают как микроклимат, экоклимат и фитоклимат. Изменение метеорологических параметров распространяется и за пределы леса. На этом свойстве основывается использование лесов (чаще всего лесных полос) для защиты почв, посевов, дорог, населенных пунктов и т.п. В этих случаях проявляется в основном второй род деятельности лесных экосистем.
Температура и влажность воздуха в лесу и на открытых пространствах различается несущественно. Только летом при солнечной погоде и больших различиях дневной и ночной температур в лесу она может быть на 2-5 С ниже нуля. В среднем же летом в лесу бывает прохладнее только на 1-2 С. Зимой в лесу несколько теплее. Небольшие различия температур объясняются тем, что как в лесу, так и на открытых местах она измеряется при отсутствии доступа солнечных лучей (в метеорологических будках). Наши же тепловые ощущения связаны в основном с количеством солнечных лучей, которые воспринимает поверхность тела. Леса воздействуют на солнечную радиацию в небольшой степени. Если принять количество солнечной радиации на открытом месте за 100%, то под полог лесов, представленных светолюбивыми видами (сосна, береза, осина и др.) ее проникает 10-15%, а под полог лесов из теневых древесных видов (ель, пихта) – только 3-5%.
Лесу свойственна более высокая влажность воздуха и верхних горизонтов почв. Глубинные слои почв под лесом обычно суше, чем под травянистыми сообществами.
Движение воздуха в лесу. В глубине леса обычно практически полностью отсутствует ветер. Здесь имеют место в основном конвекционные перемещения воздуха. Если слои, прогретые в верхней части крон деревьев, как более легкие, поднимаются вверх, а их место занимает воздух, поступающий из-под полога. Ночью могут наблюдаться токи воздуха противоположного направления. Такие перемещения воздуха имеют существенное экологическое значение. Во-первых, семена многих подпологовых растений (кислица, орхидеи и др.) настолько малы, что захватываются и перемещаются конвекционными токами воздуха. Во-вторых, благодаря таким токам выравнивается концентрация углекислого газа. Обогащенный углекислотой воздух приземных слоев (результат разложения органических веществ в почве) поднимается в фотосинтезирующую верхнюю часть полога.
Температура почв в лесу – несравнимо более инертна. В лесах она практически во всех случаях остается более низкой, чем вне леса. Эти различия между лесом и полем максимальны в верхних слоях и постепенно убывают с глубиной. Весной из-за более позднего схода снега в лесу прогревание почв значительно запаздывает. Волна максимального прогревания смещается на июнь и даже июль. В поле она проходит в мае.
Показателем, который одновременно отражает степень изменения метеорологических элементов среды (температуры, влажности воздуха, скорости ветра, наличия солнечной радиации), является испарение с постоянно увлажняемой поверхности, или испаряемость. Летом этот показатель мало различается в хвойных (вечнозеленых) и листопадных лесах. В условиях Подмосковья под пологом леса испаряемость обычно составляет около ј от ее значений вне леса или над лесным пологом.
Как и другие метеорологические элементы, испаряемость закономерно увеличивается по мере движения от почвы к поверхности леса (Рис.6). По таким же закономерностям изменяется интенсивность физиологических процессов и средообразующая роль различных частей полога леса.
Роль лесов в сохранении природных территориальных комплексов.
Растительный покров, и, прежде всего лес, являются одним из важнейших компонентов ландшафтов. Вырубка лесов, замена естественной растительности культурной, смена растительных ассоциаций сопровождаются значительными изменениями в ходе природных процессов, приводят к изменению облика ландшафтов, а иногда и к их значительной перестройке. В любом случае нарушение естественного покрова сопровождается формированием антропогенных модификаций природных территориальных комплексов. Так, на огромных пространствах лесной зоны умеренного пояса широко представлены леса вторичного типа. На вырубках, гарях и болотах леса первичного типа без вмешательства человека восстанавливаются крайне редко. Поэтому место хвойных и широколиственных лесов всё шире занимают осиновые, берёзовые и ольховые заросли.
Замена лесов и кустарников травянистыми ассоциациями и тем более пашней приводит к изменению соотношения тепла и влаги, гидрологических и геохимических условий, изменению почвенного покрова, фауны и т.д. Наиболее значительные ландшафтные изменения происходят при уничтожении естественной растительности по периферии лесных зон, которое может привести к необратимым нарушениям природных процессов, к смене природных территориальных комплексов. Сведение лесов по окраинам лесных зон сопровождается наиболее значительными перестройками существовавших в прошлом ландшафтов. Поэтому леса в подобных экстремальных зонах подлежат особо й охране, а их эксплуатация должна носить строго ограниченный характер.
Принципы рационального использования лесных экосистем. При рациональном использовании лесных экосистем в них поддерживается экологическое равновесие – естественным путем возобновляются популяции деревьев, промысловых животных, лекарственных трав, грибов. В итоге – сохраняется и биосферная роль лесов. Однако принципы рационального использования лесов соблюдаются не всегда.
Познакомимся с основными нарушениями:
Превышение расчетной лесосеки. Расчетная лесосека – это план заготовки древесины в пределах годичного прироста, при котором лесу не будет нанесен существенный урон и он сможет восстановится. В России в районах, приближенных к транспортным узлам, расчетные лесосеки ценных пород (ель, сосна, пихта, кедр, лиственница) часто превышают. Это приводит к тому, что вместо этих пород вырубки зарастают березой и другими малоценными породами. Для того чтобы предотвратить этот процесс, называемый сменой пород, необходимо при рубках специально оставлять крупные деревья. Из их семян сможет восстановиться лес с преобладанием нужной породы. Там, где уже нет возможности обеспечить восстановление леса естественным путем, проводят посадки ценных пород.
продолжение
--PAGE_BREAK--Лесные пожары. Лесные пожары оказывают большое отрицательное влияние на многие процессы жизни леса. При лесных пожарах повреждается или полностью уничтожается растущий лес вместе с подлеском, подростом и травяным покровом. В связи с этим утрачивается источник получения древесины и резко снижаются водоохранно-защитные и санитарно-гигиенические свойства леса. Пожары уничтожают гнезда птиц и местообитания зверей, способствуют размножению вредных насекомых.
Одной из причин увеличения лесных пожаров является резкое увеличение числа людей, выезжающих в лес для отдыха. Случаи возгораний в лесу являются следствием неосторожного и неумелого обращения с огнем. Так же пожары могут возникнуть от самовозгорания торфа, иногда от молний.
Мировая статистика показывает, что около 97% всех лесных пожаров возникает по вине людей. Отсюда борьба с лесными пожарами остается одной из важнейших государственных задач.
Характер распространения лесного пожара зависит от состояния лесных горючих материалов, их структуры, количества и размещения. К горючим материалам в лесу относятся мхи, лишайники, лесная подстилка и торф, травы и кустарники, подрост и подлесок, пни, валежник, порубочные остатки, хвоя. Зная характеристику лесных горючих материалов, можно судить о степени пожарной опасности в лесах.
Различают разные пожары: низовой (наземный), верховой (повальный) и подземный, или торфяной. Низовые пожары бывают чаще других. При них горение происходит на почве. Низовые пожары бывают беглые и устойчивые. При беглых сгорают трава, лесная подстилка, всходы, подрост, подлесок, обгорают нижние части стволов, гибнет ель (у нее тонкая кора), а на старых соснах огонь оставляет ожоги – подгары.
При низовом устойчивом пожаре огонь уничтожает живой напочвенный покров, ягодники, лекарственные и другие травы, лесную подстилку, прожигает почву, повреждаются на значительную высоту деревья, рост их ослабляется, на них нападают грибные болезни и вредные насекомые и они нередко погибают.
Еще не успеет растаять снег, а на солнцепеке и на сухих кочках уже высыхают прошлогодняя трава, листья, мхи и мелкий древесный опад. Все это очень легко воспламеняется.
Засушливым летом количество пожаров резко возрастает. То тут, то там возникают самые страшные верховые пожары, гибельные по своим последствиям. Эти пожары опасны в хвойных лесах, особенно в молодняках, где хвоя, кора и древесина содержат смолистые легко воспламеняющиеся вещества. Такие пожары чаще бывают в ветреную и сухую погоду. Огонь перебрасывается на кроны деревьев. Горящие головни и искры переносятся ураганным ветром на несколько километров, создавая впереди фронт пожара. Скорость движения огня доходит до 25-30 и даже 50 километров в час. Иногда над горящим лесом под влиянием ветра образуется огненный смерч. Температура достигает 900 градусов. С шумом двигается верховой пожар, со стоном падают деревья. Верховые пожары редко бывают в лиственных насаждениях.
В пламени разыгравшегося пожара погибают зайцы, лисицы, белки, медведи, лоси и даже птицы, потерявшие в дыму ориентировку. На гарях находили обгорелые трупы оленей, лосей и даже «хозяина» и «знатока» леса – медведя. Гари бедны животными и долгие годы представляют собой пустыню.
Такие пожары опасны для домов отдыха, санаториев, детских учреждений, расположенных в зеленых массивах, так как эвакуировать отдыхающих в короткий срок почти невозможно.
Подземные (торфяные) пожары бывают в лесах с мощными торфянистыми почвами. Торф выгорает на глубину высохшего слоя. Едкий и удушливый дым и запах горящего торфа доносятся на значительное расстояние. Такой пожар с первого взгляда даже не заметишь. Торф тлеет. Температура тления достигает 500 градусов. Пламя совсем не показывается наружу, а распространяется под слоем мха, и если неосторожно встать на такой обманчивый ковер, то можно провалиться в огонь и погибнуть или получить тяжелые ожоги. Вместе с торфом сгорают корни, и деревья наклоняются в разные стороны и падают в беспорядке, образуя непроходимые завалы.
Иногда торфяные пожары не прекращаются и зимой. Едкий дым, запах горящего торфа, огонь, кое-где прорвавшийся на поверхность, провалы в почве – вот признаки подземного пожара. При таких пожарах сгорают подстилка и торф, на восстановление которых требуются столетия.
К наиболее пожароопасным относятся сосновые, кедровые и лиственничные леса, особенно сухие боры с покровом из лишайников. Этому способствует сухая неразложившаяся подстилка, сухость напочвенного покрова, быстрота его высыхания после дождя, разреженность древостоя.
В лесах этого типа преобладают низовые беглые пожары. В перестойных древостоях возможны низовые устойчивые пожары. Повторные пожары в этом случае являются причиной гибели насаждений.
Опасность пожаров в таких лесах возникает весной, вскоре после таяния снега, и сохраняется до выпадения устойчивого снегового покрова.
В темнохвойных еловых и пихтовых лесах пожарная опасность возникает реже, но если возникнут, то приносят больше вреда, так как подрост и низко опущенные ветви способствуют переходу низового пожара в верховой. Лес гибнет. Ель из хвойных пород наиболее чувствительна к повреждениям огнем.
Выпас скота. При выпасе погибают молодые деревца, которые скот объедает и вытаптывает, ухудшаются условия для роста взрослых деревьев, исчезают птицы и массово размножаются вредители. В лесах на склонах гор выпас вызывает смыв почвы (эрозию). Для исправления ситуации выпас в лесах прекращают. Скот обеспечивают кормом на сенокосах и пастбищах, продуктивность которых повышают использованием специальных приемов улучшения лугов: 1 га улучшенного луга в лесной зоне дает столько же корма скоту, сколько дают 20 га леса.
Влияние на леса пыли и ядовитых газов. Отрицательно влияют на лесные экосистемы выбросы в атмосферу токсичных газов и пыли промышленными предприятиями и транспортом. Эти загрязняющие вещества попадают из атмосферы в леса чаще всего с кислотными дождями. В непосредственной близости от промышленных предприятий, загрязняющих атмосферу, возможны ожоги листьев деревьев ядовитыми газами и пылью. Устойчивость разных деревьев к атмосферным загрязнителям различна (смотрите воздухоочистительное значение лесов, второй род деятельности). Для уменьшения количества промышленных выбросов в атмосферу строят очистные сооружения и внедряют новые малоотходные технологии.
Влияние водохранилищ. Леса могут погибать при строительстве водохранилищ и крупных дорог, нарушающих подземный сток грунтовых вод. В прилегающих к водохранилищу низких местах и вдоль дорог к поверхности приближаются грунтовые воды. Это называется подтоплением. Такие породы, как липа, дуб или сосна, не приспособлены к жизни на переувлажненных почвах и погибают для уменьшения вреда от подтопления на таких участках высаживают деревья, которые меньше страдают от избытка влаги (тополь, ольха, ива).
Истощение ресурсов побочного лесоиспользования. При чрезмерной заготовке даров леса: грибов, ягод, лекарственных растений и ненормированном отстреле дичи ресурсы леса истощаются. Заготовку растительного сырья и охоту в лесах организуют так, чтобы не подрывать способность популяций к возобновлению, то есть не превысить максимально допустимую долю изъятия урожая. Органы исполнительной власти контролируют использование лесных богатств, выдают специальные разрешения (лицензии) на отстрел животных и на заготовку определенного количества растительного сырья. В результате в последние годы увеличилась численность таких животных, как лоси и кабаны. Население должно знать способы и сроки заготовки растительного лекарственного сырья, бережно обращаться с кустарниками при сборе черемухи, калины, лещины и др.
Обеднение видового состава лесов при использовании химических препаратов. В современном лесоводстве применяют химические средства борьбы с насекомыми-вредителями. В год использования пестициды подавляют вредителей, но вместе с ними уничтожают много «врагов наших врагов» – хищных насекомых (ос, муравьёв) и птиц. На следующий год более массовые популяции вредителей могут вновь быстро восстановиться, а контролирующие их плотность менее многочисленные виды вообще исчезнуть. Экологическое равновесие будет нарушено, и пестициды придётся применять каждый год, всё больше ухудшая экологическую ситуацию в лесу и уменьшая разнообразие обитающих в нём животных. При соблюдении правил лесозаготовок и обеспечении охраны муравейников нет необходимости применять в лесу пестициды. Плотность насекомых-фитофагов регулируется механизмами экологического равновесия.
Захламление лесов. Большой вред лесным экосистемам наносит захламление лесов древесными остатками при заготовке древесины или бытовым мусором. Кучи сучьев, коры, тонких стволиков, высокие пни становятся местами размножения лесных вредителей. Бытовой мусор, оставленный в пригород – ном лесу отдыхающими, туристами или сваленный из автомашин, ухудшает эстетический вид леса, а при сильном захламлении способствует смене лесных трав растениями мусорных местообитаний – рудералами (в первую очередь – крапивой и чистотелом). Для предотвращения захламления надо строго контролировать исполнение правил заготовки древесины, все древесные остатки использовать для приготовления древесностружечных плит или отправлять на химическую переработку. Ветки хвойных деревьев – ценный корм, из них готовят витаминные концентраты. Для предотвращения захламления бытовым мусором лесопарков устанавливают контейнеры для его сбора, проводят очистку замусоренных лесов.
Рекреационное использование лесов Слово «рекреация» в переводе означает отдых, восстановление сил человека. Многие лесные массивы, в первую очередь пригородные, стали местами массового отдыха. Рекреационное лесоиспользование имеет огромное значение для повышения ресурсного потенциала нашего общества: отдых на природе, снятие рабочего напряжения, оздоровляющие физические нагрузки положительно сказываются на работоспособности человека. Однако следствием стремления к загородному отдыху стал заметный экологический ущерб, который наносится природе отдыхающими. Рекреационные нагрузки на лесных территориях растут, вызывая ухудшение качественного состояния леса, а в некоторых случаях и его полную деградацию. Снижаются санитарно-гигиенические, водоохранные и почвозащитные функции пригородных лесов, теряется их эстетическая ценность.
Лесам наносят ущерб туристы (портят деревья, кустарники, траву), автомашины. Механическое воздействие вызывает уплотнение почвы и повреждает ломкие лесные травы.
С уплотнением почвы деградирует состояние древесно-кустарниковой растительности, ухудшается питание деревьев, так как на высоких вытоптанных участках почва становится суше, а на пониженных – переувлажняется. Ухудшение питания ослабляет деревья, задерживает их рост и развитие. Заметно уменьшается ежегодный прирост, особенно хвойных деревьев. Молодая хвоя у них становится короче. Уплотнение почвы нарушает ее структуру и снижает пористость, ухудшает условия жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.
Сбор грибов, цветов и ягод подрывает самовозобновление ряда видов растений. Костер на 5-7 лет полностью выводит из строя клочок земли, на котором он был разложен. Шум отпугивает птиц и млекопитающих, мешает им нормально растить потомство. Обламывание ветвей, зарубки на стволах и другие механические повреждения способствуют заражению деревьев насекомыми-вредителями.
В связи с создавшейся ситуацией установлены предельно допустимые нагрузки на лес. Рекреационные нагрузки подразделяются на безопасные (включающие как низкие, так и предельно допустимые), опасные, критические и катастрофические.
Безопасной можно считать нагрузку, при которой в природном комплексе не происходит необратимых изменений, не утрачивается восстановительная сила. Предельно допустимая рекреационная нагрузка приводит природный комплекс к порогу устойчивости.
Если природный комплекс переходит порог устойчивости, рекреационные нагрузки считаются опасными. Критическими считаются нагрузки, при которых резко угнетается растительное сообщество. Катастрофические нагрузки вызывают нарушение связи как между природными компонентами, так и между их составными частями. Различные типы природных комплексов, каждый из которых обладает своей специфической структурой и характером взаимосвязи между составными единицами, по-разному реагируют на внешние воздействия, в том числе и на рекреационные нагрузки. Поэтому та нагрузка, которая для одного типа природного комплекса безопасна, для другого может стать критической.
Основной задачей ведения лесного хозяйства в рекреационных зонах кроме проведения лесоводческих мероприятий (создание ландшафтных культур, проведение ландшафтных и санитарных рубок, реконструкция насаждений и т.п.) являются строительства подъездных путей, прокладка пешеходных троп и туристских маршрутов, обустройство мест отдыха, спортивных площадок, стоянок для автомашин и др. Устанавливая предельные нормы нагрузок, необходимо регламентировать посещаемость населения, разъяснять правила поведения в лесу, вводить ответственность за их нарушение.
Охрана лесов. Красива природа мира, с обширными лесами, живописными озёрами, реками, разнообразными животными, птицами и растениями.
На первый взгляд кажется, что всё нипочём деревьям-великанам, раскинувшим свои могучие кроны над землёй. А на поверку оказывается, что лес слабее и беззащитнее многих крохотных существ, обитающих в нём. Дело в том, что лес прочно связан с местом своего рождения и в отличие от животных не может покинуть его, если даже там создадутся условия, совсем непригодные для жизни. Нередко под воздействием необдуманной хозяйственной деятельности человека леса оказываются на грани гибели. Ведь лесу, как и всему живому, необходим воздух, питательные вещества, он не терпит чрезмерных физических вмешательств в его жизнь. Для того чтобы лес был здоровым и красивым, нужно гарантировать ему все эти потребности.
Лесоводы пытаются защитить леса от отравления плохим воздухом и повысить их устойчивость вредным примесям в нём. Одно из проверенных и эффективных средств – применение нейтрализаторов, вступающих в реакцию с вредными веществами, и подкормка загрязнённых участков леса. В зонах выброса в атмосферу сернистых газов полезно вносить под лес известь. Однако ввиду технической сложности работы сделать это можно на небольших площадях.
Разрабатываются и другие методы защиты леса. Один из них предусматривает опрыскивание деревьев препаратами, содержащими микродозы ванадия, молибдена и других редких металлов. Эти препараты повышают жизнестойкость деревьев к вредным примесям, содержащимся в воздухе.
Однако самое радикальное средство защиты леса от отравления – хорошие очистные сооружения, предотвращающие выброс машинами и промышленными предприятиями в атмосферу вредных примесей.
Жизнь леса нераздельно связана с почвой, которая даёт деревьям воду и питательные вещества. Во время лесозаготовок, особенно теперь, когда леспромхозы оснащены мощной техникой, плодородный слой почвы вдавливается в бесплодный горизонт. Не приходится надеяться, что после этого лес на такой почве будет хорошо расти. Поэтому надо следить за тем, чтобы в лесу применялась техника, наносящая минимальный вред почве, точно соблюдались основы охраны леса и его восстановления.
В последние годы появилась ещё одна опасность: вытаптывание леса отдыхающими горожанами. В лесу можно встретить плачевные картины: сломанные ветки, брошенные увядшие букеты. Немалый ущерб природе наносят несвоевременный сбор ягод и лекарственных растений. Так, некоторые виды орхидных (любка двулистная, тайник зеленоцветный и др.) исчезают там, где часто бывают люди. В пригородных лесах не встретишь ландыша. Вытаптываются брусника и черника, сначала перестают цвести и плодоносить, затем исчезают полностью. Можжевельник исчезает в лесах, куда в летнее время часто заезжают любители природы на автомобилях.
Наиболее важным и злободневным вопросом при проведении заготовок растений для пищевых и лекарственных целей следует считать охрану их зарослей от полного истощения. Охрана растений, рекомендованных для заготовки сырья, должна заключаться в организации рационального использования их природных запасов. Прежде всего это понятие включается научно обоснованное планирование заготовок. Даже если те или иные виды лекарственных растений встречаются в изобилии, при сборе следует оставлять несколько (на 4 квадратных метрах примерно 7-9 штук) самых развитых экземпляров. Нельзя собирать те растения, которых мало, их следует оберегать до полного созревания, а потом помочь им распространиться на возможно большей площади.
продолжение
--PAGE_BREAK-- продолжение
--PAGE_BREAK--Таблица 3. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ некоторых вредных веществ в питьевой воде
Вещество
ПДК, мкг/л
Гидрохинон
200
Дихлорфенол
2
Крезол
4
Пентахлорфенол
10
Трихлорфенол
4
Трихлорэтилен
70
Фенол
1
Хлороформ
60
Четыреххлористый углерод
6
Таблица 4. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ некоторых химических элементов в почве
Элемент
ПДК, мг/кг
Кобальт
5
Медь
3
Мышьяк
2
Ртуть
2
Свинец
20
Сурьма
5
Фтор
3
Цинк
20
ПДК устанавливаются для среднестатистического человека, однако ослабленные болезнью и другими факторами люди могут почувствовать себя дискомфортно при концентрациях вредных веществ, меньших ПДК. Это, например, относится к заядлым курильщикам.
Величины предельно допустимых концентраций некоторых веществ в ряде стран существенно различаются. Так, ПДК сероводорода в атмосферном воздухе при 24-часовом воздействии в Испании составляет 0,004 мг/м3, а в Венгрии – 0,15 мг/м3 (в России – 0,008 мг/м3).
В нашей стране нормативы предельно допустимой концентрации разрабатываются и утверждаются органами санитарно-эпидемиологической службы и государственными органами в области охраны окружающей среды. Нормативы качества окружающей среды являются едиными для всей территории РФ. С учетом природноклиматических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий для них могут быть установлены нормативы предельно допустимой концентрации, отражающие особые условия.
При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений их концентраций к ПДК не должна превышать единицу, однако это выполняется далеко не всегда. По некоторым оценкам, 67% населения России живут в регионах, где содержание вредных веществ в воздухе выше установленной предельно допустимой концентрации. В 2000 содержание вредных веществ в атмосфере в 40 городах с суммарным населением около 23 млн. человек время от времени превышало предельно допустимую концентрацию более чем в десять раз.
При оценке опасности загрязнения в качестве образца сравнения служат исследования, проводимые в биосферных заповедниках. А вот в крупных городах природная среда далека от идеальной. Так, по содержанию вредных веществ Москву-реку в пределах города считают «грязной рекой» и «очень грязной рекой». На выходе Москвы-реки из Москвы содержание нефтепродуктов в 20 раз больше предельно допустимых концентраций, железа – в 5 раз, фосфатов – в 6 раз, меди – в 40 раз, аммонийного азота – в 10 раз. Содержание серебра, цинка, висмута, ванадия, никеля, бора, ртути и мышьяка в донных отложениях Москвы-реки превышает норму в 10–100 раз. Тяжелые металлы и другие ядовитые вещества из воды попадают в почву (например, при половодьях), растения, рыбу, сельскохозяйственную продукцию, питьевую воду, как в Москве, так и ниже по ее течению в Подмосковье.
Химические методы оценки качества окружающей среды очень важны, однако они не дают прямой информации о биологической опасности загрязняющих веществ – это задача биологических методов. Предельно допустимые концентрации являются определенными нормами щадящего воздействия загрязняющих веществ на здоровье человека и природную среду.
Вода на нашей планете находится в состоянии круговорота. Под действием солнечной энергии вода испаряется с поверхности мирового океана и суши, а затем выпадает в виде атмосферных осадков.
С поверхности мирового океана испаряется около 412 тысяч км3 в год, а количество атмосферных осадков, выпадающих на поверхность морей и океанов, составляют около 310 тыс. км3 в год. Разница и представляет собой речной сток с суши в моря и океаны.
Единовременный запас воды во всех реках земного шара составляет примерно 1200 км3, причем этот объем возобновляется примерно каждые 12 суток.
Речной сток состоит из подземного и поверхностного. Наиболее ценным является подземный источник воды.
В природе не существует воды, которая не содержала бы примесей.
Даже атмосферные осадки содержат до 100 мг / л различных загрязнителей.
Централизованное снабжение водой городов, поселков и промышленных предприятий представляет собой сложный комплекс технико-экономических и организационных мероприятий. Их рациональное решение определяет уровень санитарного благоустройства городов и поселков, обеспечивает нормальные условия жизни населения, гарантирует бесперебойную работу промышленности.
Запасы пресной воды ограничены и распределены по поверхности и в земной коре неравномерно.
Огромное количество пресной воды необходимо для функционирования промышленных предприятий. Еще большее количество пресной воды используется в сельском хозяйстве, в рыбоводческих хозяйствах. Повышение жизненного уровня населения также требует больших расходов пресной воды на хозяйственные и бытовые нужды. В среднем один человек расходует около 250 литров воды в сутки. Создается диспропорция между естественным запасом пресной воды и ее потреблением. Возникает угроза дефицита воды. В этой связи возникает вопрос о рациональном использовании водных ресурсов.
Мало кто в наши дни сомневается, что вода, которую мы пьем и используем в быту, нуждается в дополнительной очистке, откуда бы она не поступала – из колодца, артезианской скважины или водопровода. По статистике Госстроя России, в аварийном состоянии сейчас находится около 40% городской водопроводной сети, не говоря уже о загородных коттеджах и дачных поселках, где качество природной воды зачастую выходит за пределы санитарных норм. В своих докладах на научных конференциях ученые все чаще констатируют, что из нашего крана течет не только не питьевая, но даже не «бытовая» вода.
Вся используемая вода хозяйственно-питьевого назначения предварительно очищается и обеззараживается на очистных сооружениях.
Берется она из поверхностных источников. В момент очистки, дойдя до резервуаров чистой воды, она, как правило, соответствует самым высоким нормам СанПиН'а. Однако при движении по многокилометровым магистралям из чугунных и стальных труб, подверженных коррозии, качество ее заметно ухудшается, появляется запах, снижается прозрачность, повышается содержание железа, меди, цинка и других тяжелых металлов, в воду попадают токсичные компоненты и бактерии из конструкционных и герметизирующих материалов. Все это может привести к развитию аллергии и заболеваний крови.
Присутствие в воде бытового назначения механических примесей и соединений железа способствует преждевременному износу сантехники. Жесткая вода образует на сантехнике и кафеле трудноудаляемый налет, накипь в водонагревательных приборах. Стало быть, вода нуждается в дополнительной очистке непосредственно на месте потребления, что особенно необходимо для питьевой воды, чистота которой важна для здоровья человека.
Требования к качеству питьевой воды изложены в действующих ГОСТе 2874-82 «Вода питьевая» и СанПиН 2.1.4.559-96. Но нормативно-методическая база ГОСТа уже не соответствует современным требованиям. Десятки лет данные о качестве воды в Москве не публиковались, такая ситуация сохраняется и по сей день.
Хозяйственно-питьевое водоснабжение индивидуальных жилых домов может осуществляться как от централизованных систем водоснабжения населенных мест, так и от индивидуальных источников (децентрализованные или местные системы). В централизованных системах водоснабжения качество подаваемой потребителям воды должно соответствовать ГОСТ 2874-82 с изм. «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». Источниками при децентрализованных системах водоснабжения, как правило, являются подземные воды.
Подземные воды могут быть трех типов: верховодка, грунтовые и межпластовые. Верховодка образуется на небольших глубинах за счет просачивания в почву атмосферных осадков. Грунтовые воды располагаются в первом от поверхности водоносном горизонте, под которым находится водоупорный пласт. Межпластовые воды залегают между двумя водонепроницаемыми пластами, могут иметь удаленную от места водозабора зону питания, а при наклонном залегании водоносного пласта — выходить на поверхность (фонтанировать, образовывать родники). Предпочтение при выборе источника следует отдавать межпластовым водам, защищенным от поверхностных загрязнений; возможно также использование грунтовых вод. Использование верховодки как нестабильного и незащищенного от загрязнений источника нецелесообразно. Размещение водозаборных сооружений, их устройство, содержание, а также качество источников регламентировано требованиями санитарных правил по устройству и содержанию колодцев и каптажей родников, используемых для децентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Правила распространяются на устройство колодцев и каптажей общественного пользования, но могут использоваться и для сооружений индивидуального назначения.
Выбор места для устройства водозаборов должен производиться с участием специалистов-гидрогеологов и представителей санитарно-эпидемиологической станции. Его следует выбирать на незагрязненном выше по течению грунтовых вод возвышенном участке, удаленном не менее чем на 50 м от уборных, выгребных ям, сети канализации, скотных дворов, мест захоронений, складов удобрений и ядохимикатов.
Территория водозабора должна содержаться в чистоте, не допускаются вблизи водозабора стирка белья и водопой животных.
В соответствии с требованиями санитарных правил вода должна быть:
прозрачной (прозрачность по стандартному шрифту не менее 30 см); бесцветной (не более 30 градусов цветности); без привкусов и запахов (допустимы привкусы и запахи интенсивностью не более 2-3 баллов). Вода не должна содержать нитратов в количестве свыше 10 мг/л и быть бактериально чистой (титрколи не менее 100, т.е. в 1 л воды содержание кишечной палочки должно быть не более 10). При определении пригодности данного источника необходимо провести физические, химические и бактериологические анализы, которые выполняются местными органами санитарно-эпидемиологической службы. Качество воды для полива не регламентируется; для этой цели могут быть использованы верховодка или другие источники с водой непитьевого качества (пруд, река).
Зачастую на бытовом уровне отношение к качеству воды бывает легкомысленное, основанным на оценке «нравится — не нравится», либо на разного рода заблуждениях. Однако существуют объективные показатели качества воды, которые должны соблюдаться непосредственно при ее потреблении.
Водородный показатель характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде. Для удобства отображения был введен специальный показатель, названный рН и представляющий собой логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, т.е. pH = — log [H+].
Если говорить проще, то величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН-, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+ (рН
Контроль за уровнем рН особенно важен на всех стадиях водоочистки, так как его «уход» в ту или иную сторону может не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий.
Величина рН
сильнокислые воды
кислые воды 3 — 5
слабокислые воды 5 — 6.5
слабокислые воды 6.5 — 7.5
слабокислые воды 7.5 — 8.5
Оптимальная требуемая величина рН варьируется для различных систем водоочистки в соответствии с составом воды, характером материалов, применяемых в системе распределения, а также в зависимости от применяемых методов водообработки.
Обычно уровень рН находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. Так, в речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в болотах 5.5 — 6.0, в морских водах 7.9-8.3. Поэтому ВОЗ не предлагает какой-либо рекомендуемой по медицинским показателям величины для рН. Вместе с тем известно, что при низком рН вода обладает высокой коррозионной активностью, а при высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Именно поэтому для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9.
Общая минерализация представляет собой суммарный количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. Этот параметр также называют содержанием растворимых твердых веществ или общим солесодержанием, так как растворенные в воде вещества находятся именно в виде солей. К числу наиболее распространенных относятся неорганические соли (в основном бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия) и небольшое количество органических веществ, растворимых в воде.
Уровень солесодержания в питьевой воде обусловлен качеством воды в природных источниках (которые существенно варьируются в разных геологических регионах вследствие различной растворимости минералов).
В зависимости от минерализации природные воды можно разделить на следующие категории:
Категория вод Минерализация, г/дм3
Ультрапресные
Пресные 0.2 — 0.5
Воды с относительно повышенной минерализацией 0.5 — 1.0
Солоноватые 1.0 — 3.0
Соленые 3 — 10
Воды повышенной солености 10 — 35
Рассолы > 35
Кроме природных факторов, на общую минерализацию воды большое влияние оказывают промышленные сточные воды, городские ливневые стоки (особенно когда соль используется для борьбы с обледенением дорог) и т.п.
По данным Всемирной Организации Здравоохранения надежные данные о возможном воздействии на здоровье повышенного солесодержания отсутствуют. Поэтому по медицинским показаниям ограничения ВОЗ не вводятся. Обычно хорошим считается вкус воды при общем солесодержании до 600 мг/л, однако уже при величинах более 1000-1200 мг/л вода может вызвать нарекания у потребителей.
Поэтому по органолептическим показаниям ВОЗ рекомендован верхний предел минерализации в 1000 мг/л. Разумеется, уровень приемлемости общего солесодержания в воде сильно варьируется в зависимости от местных условий и сложившихся привычек.
Железо существует в природе в различных формах (в зависимости от валентности: Fe0, Fe+2, Fe+3), а также в виде различных сложных химическихсоединений.
I. Элементарное железо (Fe0). Элементарное или металлическое железо, безусловно, нерастворимо в воде. В присутствии влаги и кислорода воздуха окисляется до трехвалентного, образуя нерастворимый оксид Fe2O3 (процесс, известный в быту как «ржавление»).
II. Двухвалентное железо (Fe+2). Почти всегда находится в воде в
растворенном состоянии, хотя возможны случаи (при определенных редко встречающихся в природной воде уровнях рН), когда гидроксид железа Fe(OH) 2 способен выпадать в осадок.
III. Трехвалентное железо (Fe+3). Гидроксид железа Fe(OH) 3 нерастворим в воде (кроме случая очень низкого рН). Хлорид (FeCl3) и сульфат (Fe2(SO4) 3 трехвалентного железа — растворимы и могут образовываться даже в слабо — щелочных водах.
IV. Органическое железо. Органическое железо встречается в воде в разных формах и в составе различных комплексов. Органические соединения железа, как правило, растворимы или имеют коллоидную структуры и очень трудно поддаются удалению.
Различают следующие виды органического железа:
1) Бактериальное железо. Некоторые виды бактерий способны использовать энергию растворенного железа в процессе своей жизнедеятельности. При этом происходит преобразование двухвалентного железа в трехвалентное, которое сохраняется в желеобразной оболочке вокруг бактерии.
2) Коллоидное железо. Коллоиды — это нерастворимые частицы очень малого размера (менее 1 микрона), в силу чего они трудно поддаются фильтрации на гранулированных фильтрующих материалах. Крупные органические молекулы (такие как танины и лигнины) также попадают в эту категорию. Коллоидные частицы из-за своего малого размера и высокого поверхностного заряда (отталкивающего частицы друг от друга, препятствуя их укрупнению) создают в воде суспензии и не осаждаются, находясь во взвешенном состоянии.
продолжение
--PAGE_BREAK--3) Растворимое органическое железо. Также как, например, полифосфаты способны связывать и удерживать в растворе кальций и другие металлы, некоторые органические молекулы способны связывать железо в сложные растворимые комплексы, называемые хелатами. Примером такого связывания может служить удерживающая железопорфириновая группа гемоглобина крови или удерживающий магний хлорофилл растений. Так, прекрасным хелатообразующим агентом является гуминовая кислота, играющая важную роль в почвенном ионообмене.
Все вышеперечисленные виды железа «ведут» себя в воде по-разному. Так, если наливаемая в сосуд вода чиста и прозрачна, но через некоторое время в процессе отстаивания образуется красно-бурый осадок, то это признак наличия в воде двухвалентного железа. В случае если вода уже из крана идет желтовато-бурая и образуется осадок при отстаивании — надо «винить» трехвалентное железо. Коллоидное железо окрашивает воду, но не образует осадка. Бактериальное железо проявляет себя радужной опалесцирующей пленкой на поверхности воды и желеобразной массой, накапливаемой внутри труб.
Основные отличительные признаки приведены в таблице:
· Тип железа Вода из под крана Вода после отстаивания
· Двухвалентное Чистая Красно бурый осадок
· Трехвалентное Окрашена Красно бурый осадок
· Коллоидное Желто — бурая Не образует осадка, не фильтруется
· Растворенное — Желто-бурая Не образует осадка, не
· Органическое фильтруется
· Растворенное — Опалесцирующая пленка, желеобразные образования в неорганическое водопроводной системе.
Необходимо только отметить, что «беда никогда не ходит одна» и на практике почти всегда встречается сочетание нескольких или даже всех видов железа.
Учитывая, что нет единых утвержденных методик определения органического, коллоидного и бактериального железа, то в деле подбора эффективного метода (скорее комплекса методов) очистки воды от железа очень много зависит от практического опыта фирмы, занимающейся водоочисткой. К сожалению, очень часто достаточно очевидные стандартные методы не работают в, казалось бы, простой ситуации.
Окисляемость — это величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых (при определенных условиях) одним из сильных химических окислителей.
В практике водоочистки для природных малозагрязненных вод определяют перманганатную окисляемость, а в более загрязненных водах — как правило, бихроматную окисляемость (называемую также ХПК — «химическое потребление кислорода»).
Окисляемость является очень удобным комплексным параметром, позволяющим оценить общее загрязнение воды органическими веществами.
Органические вещества, находящиеся в воде весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам. Их состав формируется как под влиянием внутриводоемных биохимических процессов, так и за счет поступления поверхностных и подземных вод, атмосферных осадков, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод.
Величина окисляемости природных вод может варьироваться в широких пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов О2 на литр воды.
Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость (а значит и более «богаты» органикой) по сравнению с подземными. Так, горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2-3 мг О2/дм3, реки равнинные — 5-12 мг О2 /дм3, реки с болотным питанием — десятки миллиграммов на 1 дм3. Подземные же воды имеют в среднем окисляемость на уровне от сотых до десятых долей миллиграмма О2 /дм3 (исключения составляют воды в районах нефтегазовых месторождений, торфяников, в сильно заболоченных местностях).
4. ГОСТ 2874-82 (основные положения) ВОДА ПИТЬЕВАЯ
Гигиенические требования и контроль за качеством
Срок действия с 01.01.85 до 01.01.95
Данный стандарт распространяется на питьевую воду, подаваемую централизованными системами хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также централизованными системами водоснабжения, подающими воду одновременно для хозяйственно-питьевых и технических целей, и устанавливает гигиенические требования и контроль за качеством питьевой воды. Стандарт не распространяется на воду при нецентрализованном использовании местных источников без разводящей сети труб.
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
Качество воды определяют ее составом и свойствами при поступлении в водопроводную сеть; в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.
По микробиологическим показателям питьевая вода должна соответствовать требованиям:
Число микроорганизмов в 1 см3 воды, не более 100 По ГОСТ 18963-73
Число бактерий группы кишечных палочек в 1 дм3 воды (коли-индекс), не более 3 По ГОСТ 18963-73
Токсикологические показатели качества воды характеризуют безвредность ее химического состава и включают нормативы для веществ:
· встречающихся в природных водах;
· добавляемых к воде в процессе обработки в виде реагентов;
· появляющихся в результате промышленного, сельскохозяйственного, бытового и иного загрязнения источников водоснабжения.
Концентрация химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки, не должны превышать нормативов:
· Алюминий остаточный (Аl), мг/дм3, не более 0,5 По ГОСТ 18165-89
· Бериллий (Be), мг/дм3, не более 0,0002 По ГОСТ 18294-89
· Молибден (Мо), мг/дм3, не более 0,25 По ГОСТ 18308-72
· Мышьяк (As), мг/дм3, не более 0,05 По ГОСТ 4152-89
· Нитраты (NO3), мг/дм3, не более 45,0 По ГОСТ 18826-73
· Полиакриламид остаточный, мг/дм3, не более 2,0 По ГОСТ 19355-85
· Свинец (Рb), мг/дм3, не более 0,03 По ГОСТ 18293-72
· Селен (Se), мг/дм3, не более 0,01 По ГОСТ 19413-89
· Стронций (Sr), мг/дм3, не более 7,0 По ГОСТ 23950-88
· Фтор (F), мг/дм3, не более для климатических районов:
· По ГОСТ 4386-88
· I и II 1,5 III 1,2 IV 0,7
Показатели, обеспечивающие благоприятные органолептические свойства воды, включают нормативы для веществ:
· встречающихся в природных водах;
· добавляемых к воде в процессе обработки в виде реагентов;
· появляющихся в результате промышленного, сельскохозяйственного и бытового загрязнений источников водоснабжения.
Концентрации химических веществ, влияющих на органолептические свойства воды, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки, не должны превышать нормативов:
· Железо (Fe), мг/дм3, не более 0,3 По ГОСТ 4011-72
· Жесткость общая, моль/м3, не более 7,0 По ГОСТ 4151-72
· Марганец (Мn), мг/дм3, не более 0,1 По ГОСТ 4974-72
· Медь (Сu2+), мг/дм3, не более 1,0 По ГОСТ 4388-72
· Полифосфаты остаточные (РO3-4), мг/дм3, не более 3,5 По ГОСТ 18309-72
· Сульфаты (SO4--), мг/дм3, не более 500 По ГОСТ 4389-72
· Сухой остаток, мг/дм3, не более 1000 По ГОСТ 18164-72
· Хлориды (Сl-), мг/дм3, не более 350 По ГОСТ 4245-72
· Цинк (Zn2+), мг/дм3, не более 5,0 По ГОСТ 18293-72
· Органолептические свойства воды должны соответствовать требованиям:
· Запах при 20 °С и при нагревании до 60°, баллы, не более 2 По ГОСТ 3351-74
· Вкус и привкус при 20 °С, баллы, не более 2 По ГОСТ 3351-74
· Цветность, градусы, не более 20 По ГОСТ 3351-74
· Мутность по стандартной шкале, мг/дм3, не более 1,5 По ГОСТ 3351-74
Вода не должна содержать различимые невооруженным глазом водные организмы и не должна иметь на поверхности пленку.
Учреждения и организации, в ведении которых находятся централизованные системы хозяйственно-питьевого водоснабжения и водопроводы, используемые одновременно для хозяйственно-питьевых и технических целей, постоянно контролируют качество воды на водопроводе в местах водозабора, перед поступлением в сеть, а также в распределительной сети в соответствии с требованиями настоящего раздела.
На водопроводах с подземным источником водоснабжения анализ воды в течение первого года эксплуатации проводят не реже четырех раз (по сезонам года), в дальнейшем — не реже одного раза в год в наиболее неблагоприятный период по результатам наблюдений первого года.
На водопроводах с поверхностным источником водоснабжения анализ воды проводят не реже одного раза в месяц.
Лабораторно-производственный контроль качества воды перед поступлением в сеть проводят по микробиологическим, химическим и органолептическим показателям.
Микробиологический анализ проводят по показателям:.
На водопроводах с подземным источником водоснабжения должен проводиться анализ при отсутствии обеззараживания:
· не менее одною раза в месяц — при численности населения до 20000 чел.;
· не менее двух раз в месяц — " " " до 50 000 чел;
· не менее одного раза в неделю — " " " более 50000 чел;
При обеззараживании:
· один раз в неделю — при численности населения до 20000 чел.;
· три раза в неделю — " " " до 50000 чел.;
· ежедневно — " " " более 50000 чел.
На водопроводах с поверхностным источником водоснабжения должен проводиться анализ:
· не реже одною раза в неделю и ежедневно в весенне-осенний периоды – при численности населения до 10000 чел.;
· не реже одного раза в сутки — более 10000 чел.
Содержание остаточного хлора в воде после резервуаров чистой воды должно быть в указанных пределах:
· Хлор остаточный Концентрация Необходимое время контакта хлора остаточного хлора, мг/дм3 с водой, мин, не менее
1. Свободный 0,3-0,5 30
2. Связанный 0,8-1,2 60
В отдельных случаях по указанию органов санитарно-эпидемиологической службы или по согласованию с ними допускается повышенная концентрация остаточного хлора в воде.
При озонировании воды с целью обеззараживания концентрация остаточного озона после камеры смещения должна быть 0,1-0,3 мг/дм3 при обеспечении времени контакта не менее 12 мин.
При необходимости борьбы с биологическими обрастаниями в водопроводной сети места введения и дозы хлора согласовываются с органами санитарно — эпидемиологической службы.
Лабораторно-производственный контроль за остаточными количествами реагентов и удаляемых веществ при обработке воды на водопроводах специальными методами проводится в зависимости от характера обработки в соответствии с графиком, согласованным с санитарно-эпидемиологической службой, но не реже одного раза к смену.
Отбор проб в распределительной сети проводят из уличных водоразборных устройств, характеризующих качество воды в основных магистральных водопроводных линиях, из наиболее возвышенных и тупиковых участков уличной распределительной сети. Отбор проб проводят также из кранов внутренних водопроводных сетей всех домов, имеющих подкачку и местные водонапорные баки.
Общее количество проб для анализа в указанных местах распределительной сети должно согласовываться с органами санитарно-эпидемиологической службы и соответствовать требованиям:
Количество обслуживаемого Минимальное количество проб, населения, человек отбираемых по всей разводящей сети в месяц
· До 10000 2
· До 20000 10
· До 50 000 30
· До 100000 100
· Более 100000 200
В число проб не входят обязательные контрольные пробы после ремонта и переустройства водопровода и распределительной сети.
Государственный санитарный надзор за качеством воды централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения осуществляется по программе и в сроки, установленные местными органами санитарно-эпидемиологической службы.
5. СанПиН 2.1.4.559-96
«Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» был утвержден постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 24.10. 1996 г. и введен в действие с 1 июля 1997 года.
Принятие этого документа явилось серьезным прорывом в деле контроля за качеством питьевой воды в России, так как он был создан на основе последних разработок и данных российских ученых и с учетом рекомендаций ВОЗ. СанПиН устанавливает гигиенические требования к питьевой воде, нормирует содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека, определяет органолептические и некоторые физико-химические параметры питьевой воды.
Здесь необходимо отметить, что вопреки бытующему (все еще) мнению об отсталости нашей нормативной базы, по большинству параметров российский СанПиН удовлетворяет рекомендациям ВОЗ и не уступает зарубежным стандартам, а кое в чем их даже и превосходит.
Санитарные правила и нормы «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества устанавливают гигиенические требования к качеству питьевой воды, а также правила контроля качества воды, производимой и подаваемой централизованными системами питьевого водоснабжения населенных мест.
Основные нормы СанПиН
Органолептические показатели
Запах, баллы 2
Привкус, баллы 2
Цветность, градусы Pt-Co шкалы 20 (35)
Мутность, ЕМФ (ед. мутности по 1,5 (2)
формазину) или мг/дм3 (по каолину)
Микробиологические и паразитологические показатели
Термотолерантные колиформные Отсутствие бактерии, число в 100 мл
Общие колиформные бактерии, число в Отсутствие 100 мл
Общее микробное число, число Не более 50
образующихся колоний бактерий в 1 мл
Колифаги, число бляшкообразующих Отсутствие единиц (БОЕ) в 100 мл
Споры сульфитредуцирующих Отсутствие клостридий, число спор в 20 мл
Цисты лямблий, число цист в 50 мл Отсутствие
Нормативы содержания вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространении
Наименование Норматив, не более Показатель
показателя вредности
Класс опасности Водородный в пределах —
показатель, ед. 6,0-9,0
рН
Общая 1000 (1500) —
минерализация
(сухой остаток),
мг/дм3
продолжение
--PAGE_BREAK--Жесткость общая 7 (1,0) —
(карбонатная),
ммоль/дм3
Окисляемость 5,0 —
перманганатная,
мг/дм3
Нефтепродукты, 0,1 —
суммарно, мг/дм3
Поверхностно-акти0,5 —
иные вещества
(ПАВ),
анионоактивные,
мг/дм3
Фенольный индекс,0,25 —
мг/дм3
Неорганические вещества
Алюминий (Al3+), 0,5 c. -т.1 2
мг/дм3
Барий (Ва2+), 0,1 — 2
мг/дм3
Бериллий (Be2+), 0,0002 — 1
мг/дм3
Бор (В), 0,5 — 2
суммарно, мг/дм3
Железо (Fe), 0,3 (0,9) орг.2 3(4)
суммарно
(хлорное), мг/дм3
Кадмий (Сd), 0,001 с. -т. 2
суммарно, мг/дм3
Марганец (Mn), 0,1 орг. 3
суммарно, мг/дм3
Медь (Cu2+), 1,0 — 3
суммарно, мг/дм3
Молибден (Mo), 0,25 — 2
суммарно, мг/дм3
Мышьяк (As), 0,05 — 2
суммарно, мг/дм3
Никель (Ni), 0,1 — 3
суммарно, мг/дм3
Нитраты (NO3-), 45,0 орг. 3
мг/дм3
Ртуть (Hg), 0,0005 с. -т. 1
суммарно, мг/дм3
Свинец (Pb), 0,03 — 2
суммарно, мг/дм3
Селен (Se), 0,01 — 2
суммарно, мг/дм3
Стронций (Sr2+),7,0 — 2
мг/дм3
Сульфаты (SO42-),500 орг. 4
мг/дм3
Фториды (F), 1,5 с. -т. 2
мг/дм3 для
климатических
районов: I и II
III 1,2 — 2
IV 0,7 — 2
Хлориды (Cl-), 350 орг. 4
мг/дм3
Хром (Cr6+), 0,05 с. -т. 3
мг/дм3
Цианиды (CN-), 0,035 — 2
мг/дм3
Цинк (Zn), мг/дм35 орг. 3
Органические вещества
Алюминий (Al3+), 0,5 c. -т.1 2
мг/дм3
Барий (Ва2+), 0,1 — 2
мг/дм3
Бериллий (Be2+), 0,0002 — 1
мг/дм3
ПРИМЕЧАНИЯ
1 орг. — органолептический
2 с. -т. —
санитарно-токсикологический
Нормативы показателей общей альфа — и бета — активности
Показатели Единицы измерения
Нормативы Показатели
вредности
Общая Бк/л 0,1 радиационный
aльфа-радиоактивность
Общая Бк/л 1,0 радиационный
бета-радиоактивность
По сведениям НИИ «Экологии человека и гигиены окружающей среды им.А.Н. Сысина» РАМН:
· в среднем по стране гигиеническим требованиям не соответствует практически каждая третья проба «водопроводной» воды по санитарно-химическим показателям и каждая десятая — по санитарно-бактериологическим;
· в отдельных городских водоемах содержится от 2 до 14 тысяч синтезированных химических веществ;
· только 1 процент поверхностных водоисточников отвечает требованиям первого класса, на которые рассчитаны используемые у нас традиционные технологии водоочистки;
Подбирая систему водоочистки для своего жилища, надо отдавать себе отчет в том, что вода будет использоваться как в хозяйственно-бытовых целях, так и для питья и приготовления пищи. Задачу доведения качества воды до уровня, оптимального для каждого из ее применений, решают с помощью соответствующих систем водоочистки. Такие системы подразделяют на те, которые устанавливаются там, где вода поступает в дом, и на те, которые ставятся в точке пользования, например, на кухне. Первые делают воду «хозяйственно — бытовой»: с ней нормально работает стиральная машина, можно помыть посуду, ополоснуться под душем. Вторые — готовят питьевую воду. Требования к чистоте воды в первом и втором случаях должны быть разные. Иначе либо питьевая вода расточается на хозяйственные надобности, либо для питья используется вода, не прошедшая должной очистки.
На входе в систему водоснабжения квартиры желательно поставить фильтр грубой очистки, с сеткой из нержавеющей стали или полимерными картриджами, которые могут задержать взвесь и ржавчину. Это нужно для того, чтобы продлить жизнь сантехники. Вы уменьшите внутреннюю коррозию смесителей, которые очень плохо реагируют на попадание частиц, керамика сантехники будет менее подвержена налетам ржавчины и солей жесткости.
Иногда для фильтра нет места у водопроводного стояка. Тогда можно поставить совсем небольшое устройство из латуни, называемое «грязевиком» и избавляющее от грязи и ржавчины. Однако фильтры грубой очистки не могут помочь в устранении неприятных привкусов.
По большому счету, хороший прибор должен с минимальной громоздкостью давать максимальную очистку. Желательно выбрать фильтр, работающий постоянно, чтобы избежать размножения бактерий в самом фильтре.
Рекомендуется пользоваться теми фильтрами, которые прошли тесты на соответствие государственным стандартам. Хороший фильтр не меняет естественный минеральный состав воды, которая поступает в организм человека. Цель установки домашнего фильтра состоит в том, чтобы вернуть нашей питьевой воде ее первоначальное качество.
Виды фильтрации воды Очистные системы насыпного типа. Сетчатые и дисковые фильтры механической очистки, удаляющие нерастворенные механические частицы, песок, ржавчину, взвеси и коллоиды.
Ультрафиолетовые стерилизаторы, удаляющие микробы, бактерии и другие микроорганизмы.
Окислительные фильтры, удаляющие железо, марганец, сероводород. Компактные бытовые умягчители и ионообменные фильтры, умягчающие, а также удаляющие железо, марганец, нитраты, нитриты, сульфаты, соли тяжелых металлов, органические соединения Адсорбционные фильтры, улучшающие органолептические показатели (вкус, цвет, запах) и удаляющие остаточный хлор, растворенные газы, органические соединения
Комбинированные фильтры — комплексные многоступенчатые системы.
Мембранные системы — обратноосмотические системы подготовки питьевой воды, высшая степень очистки.
Бытует мнение, что вода очень высокой степени очистки «не полезна». Кто — то считает, что в воде должно содержаться оптимальное количество микроэлементов. Другие утверждают, что человеческий организм усваивает только вещества органического происхождения, то есть из пищи животного и растительного происхождения, а вода служит растворителем и должна быть максимально чистой. Истина лежит где-то посередине. Говоря о питьевой воде, правильно, видимо, оперировать не категориями «опасно — безопасно».
Очистить воду до состояния, близкого к дистиллированной, проще и дешевле, чем обеспечить наличие в ней ряда веществ в определенной «оптимальной» концентрации. Так, за рубежом при производстве пива, воду чистят именно до такой стадии, а затем в нее добавляют строго дозированное количество веществ, делающих ее оптимальной для дальнейшего использования.
Кроме того, элементарный расчет показывает, что для того, чтобы получать из воды оптимальный набор макро — и микроэлементов человек должен выпивать в день как минимум 30-50 литров воды. Иными словами, даже если мы и получаем из воды полезные вещества, они составляют не более 10-15% суточной дозы.
Решая для себя проблему «чистить или не чистить», люди стоят перед дилеммой: либо заведомо удалить из воды вредные составляющие, пожертвовав 10-15% полезных веществ, либо оставить в воде вместе с полезными и часть вредных примесей. Каждый делает свой выбор.
Вопрос 3. Что такое шумовое загрязнение? Какие отрицательные воздействия оказывает на организм человека шум? Остановитесь и прислушайтесь: по улице с шумом проносятся многотонные МАЗы и ЗИЛы. Хлопают двери парадных на мощных стальных пружинах, со двора несутся крики детворы, до глубокой ночи бренчат гитары. Оглушают магнитофоны и телевизоры, заводские цеха встречают нас грохотом станков и других машин… Картина вроде обыденная. Но нормально ли это?
Наш век стал самым шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум, то есть мешающая нам и раздражающая нас смесь звуков.
За определенный комфорт, удобства связи и передвижения, благоустройство быта и совершенствование производства современному человеку приходится слушать уже не скрип телег и брань возниц, а вой автомобилей, мезги трамваев, тарахтенье мотоциклов и вертолетов, рев реактивных самолетов.
За последние десятилетие проблема борьбы с шумом во многих странах стала одной из важнейших. Внедрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощности и быстроходности технологического оборудования, механизация производственных процессов привели к тому, что человек в производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума высоких уровней.
Борьба с шумом, является комплексной проблемой. В статье 12 – закона “об охране атмосферного воздуха” принятого в 1980г. отмечается, что “в целях борьбы с производственными и иными шумами должны в частности, осуществляться: внедрение малошумных технологических процессов, улучшение планировки и застройки городов и других населенных пунктов, организационные мероприятия по предупреждению и снижению бытовых шумов”.
Шумом является всякий нежелательный для человека звук. При нормальных атмосферных условиях скорость звука в воздухе равна 344 м/с.
Звуковое поле – это область пространства, в которой распространяются звуковые волны. При распространении звуковой волны происходит перенос энергии.
Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления – децибелах (ДБ). Это давление воспринимается не беспредельно. Шум в 20 – 30 ДБ практически безвреден для человека и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Что же касается “громких звуков”, то здесь допустимая граница поднимается примерно до 80 ДБ. Шум в 130 ДБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а достигнув 150 ДБ становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь – “под колокол”; колокольный звон убивал человека.
Если в 60 – 70 годы прошлого столетия шум на улицах не превышал 80 ДБ, то в настоящее время он достигает 100 ДБ и более. На многих оживленных магистралях даже ночью шум не бывает ниже 70 ДБ, в то время как по санитарным нормам он должен не превышать 40 ДБ.
По данным специалистов, шум в больших городах ежегодно возрастает примерно на 1 ДБ. Имея ввиду уже достигнутый уровень, легко себе представить весьма печальные последствия этого шумового “нашествия”.
Появляются все новые сверхмощные источники звука, например: шум реактивного самолета, космической ракеты. Очень высок уровень промышленных шумов. На многих производствах он достигает 80 – 100 ДБ и более, способствуя увеличению числа ошибок в работе, снижая производительность труда примерно на 10 – 15% и одновременно значительно ухудшает его качество.
В зависимости от уровня и характера шума, его продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека, шум может оказывать на него различные действия.
Шум, даже когда он невелик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда. Воздействие шума зависит также и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект.
Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости. Шумы высоких уровней могут явиться хорошей почвой для развития стойкой бессонницы, неврозов и атеросклероза.
Под воздействием шума от 85 – 90 ДБ снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Долгое время человек жалуется на недомогание. Симптомы – головная боль, головокружение, тошнота, чрезмерная раздражительность. Все это результат работы в шумных условиях.
Влияние шума на человека до некоторых пор не было объектом специальных исследований. Ныне воздействие звука, шума на функции организма изучает целая отрасль науки – аудеология. Было установлено, что шумы природного происхождения (шум морского прибоя, листвы, дождя, журчание ручья и другие) благотворно влияют на человеческий организм, успокаивают его, навевают целительный сон.
Среди органов чувств слух – один из важнейших. Благодаря ему мы способны принимать анализировать все многообразие звуков, окружающей нас внешней среды. Слух всегда бодрствует, в известной мере даже ночью, во сне. Он постоянно подвергается раздражению ибо не обладает никакими защитными приспособлениями, сходными, например, с веками, предохраняющими глаза от света.
Ухо – один из наиболее сложных и тонких органов он воспринимает и очень слабые, и очень сильные звуки.
Под влиянием сильного шума, особенно высокочастотного, в органе слуха происходят необратимые изменения.
При высоких уровнях шума слуховая чувствительность падает уже через 1 – 2 года, при средних – обнаруживается гораздо позже, через 5 – 10 лет, то есть снижение слуха происходит медленно, болезнь развивается постепенно. Поэтому особенно важно заранее принимать соответствующие меры защиты от шума. В настоящее время почти каждый человек, подвергающийся на работе воздействию шума, рискует стать глухим.
Акустические раздражения исподволь, подобно яду, накапливаются в организме, все сильнее угнетая нервную систему. Изменяется сила, уравновешенность и подвижность нервных процессов – тем более, чем интенсивнее шум. Реакция на шум нередко выражается в повышенной возбудимости и раздражительности, охватывающих всю сферу чувственных восприятий. Люди, подвергающиеся постоянному воздействию шума, часто становятся трудными в общении.
Итак, шум оказывает свое разрушающее действие на весь организм человека. Его гибельной работе способствует и то обстоятельство, что против шума мы практически беззащитны. Ослепительно яркий свет заставляет нас инстинктивно зажмуриваться. Тот же инстинкт самосохранения спасает нас от ожога, отводя руку от огня или от горячей поверхности. А вот на воздействие шумов защитной реакции у человека нет.
Над проблемой шумового “нашествия” во многих странах серьезно задумались, а в некоторых приняли определенные меры. В связи с ростом шума можно представить состояние людей через 10 лет. Поэтому эта проблема должна быть рассмотрена, иначе последствия могут оказаться катастрофическими.
Вопрос 4. В чем состоит радиационное и радиоактивное загрязнение окружающей среды? От каких факторов зависит доза облучения человека? Радиоактивное загрязнение биосферы это превышение естественного уровня содержания в окружающей среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано ядерными взрывами и утечкой радиоактивных компонентов в результате аварий на АЭС или других предприятиях, при разработке радиоактивных руд и т.п. При авариях на АЭС особённо резко увеличивается загрязнение среды радионуклидами (стронций-90, цезий-137, церий-141, йод-131, рутений-106 и др.). В настоящее врёмя, по данным Международного агентства по атомной энергетике. (МАГАТЭ), число действующих в мире реакторов достигло 426 при их суммарной электрической мощности около 320 ГВт (17% мирового производства электроэнергии).
Ядерная энергетика, при условии строжайшего выполнения необходимых требований, более или менее экологически чище no сравнению с теплоэнергетикой, поскольку исключает вредные выбросы в атмосферу (зола, диоксиды, углерода и серы, оксиды азота и др.). Так, во Франции быстрое наращивание мощностей АЭС позволило в последние годы значительно уменьшить выбросы диоксида серы и оксидов азота в секторе энергетики соответственно на 71 и 60%. В Японии для стабилизации энергообеспечения страны намечается в ближайшие два десятилетия построить около 40 новых АЭС, что удовлетворит 43% энергопотребностей. Однако в целом в мире отмечена тенденция сокращения строительства новых АЭС.
Использование атомной энергии в широких масштабах приводит к накоплению радиоактивных отходов. Возникает проблема их захоронения.
Научные открытия и развитие физико-химических технологий в XX в. привели к появлению искусственных источников радиации, представляющих большую потенциальную опасность для человечества и всей биосферы. Этот потенциал на много порядков больше естественного радиационного фона, к которому адаптирована вся живая природа.
Естественный радиационный фон обусловлен рассеянной радиоактивностью земной коры, проникающим космическим излучением, потреблением с пищей биогенных радионуклидов и составлял в недавнем прошлом 89 микрорентген в час (мкР/ч), что соответствует среднегодовой эффективной эквивалентной дозе (ЭЭД = НD) для жителя Земли в 2 миллизиверта (мЗв). Рассеянная радиоактивность обусловлена наличием в среде следовых количеств природных радиоизотопов с периодом полураспада (T1/2) более 105 лет (в основном урана и тория), а также 40К, 14С, 226Ra и 222Rn. Газ радон в среднем дает от 30 до 50% естественного фона облучения наземной биоты. Из-за неравномерности распределения источников излучения в земной коре существуют некоторые региональные различия фона и его локальные аномалии.
продолжение
--PAGE_BREAK--Указанный уровень фона был характерен для доиндустриальной эпохи и в настоящее время несколько повышен техногенными источниками радиоактивности в среднем до 11 12 мкР/ч при среднегодовой ЭЭД в 2,5 мЗв. Эту прибавку обусловили:
а) технические источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая рентгеновская аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации и т.п.);
б) извлекаемые из недр минералы, топливо и вода;
в) ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле;
г) испытания и применение ядерного оружия. Деятельность человека в несколько раз увеличила число присутствующих в среде радионуклидов и на несколько порядков их массу на поверхности планеты.
Главную радиационную опасность представляют запасы ядерного оружия и топлива и радиоактивные осадки, которые образовались в результате ядерных взрывов или аварий и утечек в ядерно-топливном цикле от добычи и обогащения урановой руды до захоронения отходов. В мире накоплены десятки тысяч тонн расщепляющихся материалов, обладающих колоссальной суммарной активностью.
С 1945 по 1996 г. США, СССР (Россия), Великобритания, Франция и Китай произвели в надземном пространстве более 400 ядерных взрывов. В атмосферу поступила большая масса сотен различных радионуклидов, которые постепенно выпали на всей поверхности планеты. Их глобальное количество почти удвоили ядерные катастрофы, произошедшие на территории СССР. Долгоживущие радиоизотопы (углерод-14, цезий-137, стронций-90 и др.) и сегодня продолжают излучать, создавая приблизительно 2% -ю добавку к фону радиации. Последствия атомных бомбардировок, ядерных испытаний и аварий еще долго будут сказываться на здоровье облученных людей и их потомков.
Пока еще трудно говорить о влиянии техногенного превышения естественного фона радиации на биоту биосферы. Мы еще не знаем, как может сказаться на биоте океана разгерметизация затопленных контейнеров с радионуклидами и реакторов затонувших подводных лодок. Во всяком случае, можно предполагать некоторое повышение уровня мутагенеза.
Радиационные загрязнения, связанные с технологически нормальным ядерным топливным циклом, имеют локальный характер и доступны для контроля, изоляции и предотвращения эмиссий. Эксплуатация объектов атомной энергетики сопровождается незначительным радиационным воздействием. Многолетние систематические измерения и контроль радиационной обстановки не обнаружили серьезного влияния на состояние объектов окружающей природной среды. Дозы облучения населения, проживающего в окрестностях АЭС, не превышают 10 мкЗв/год, что в 100 раз меньше установленного допустимого уровня. Вероятность радиационных аварий реакторов АЭС сейчас оценивается как 10 4 — -10 — 5 в год.
ПО «Маяк». Самое крупное из известных сейчас скоплений радионуклидов находится на Урале, в 70 км к северо-западу от Челябинска на территории производственного объединения «Маяк». ПО «Маяк» было создано на базе промышленного комплекса, построенного в 19451949 гг. Здесь в 1948 г. был пущен первый в стране промышленный атомный реактор, в 1949 г. первый радиохимический завод, изготовлены первые образцы атомного оружия. В настоящее время в производственную структуру ПО «Маяк» входят ряд производств ядерного цикла, комплекс по захоронению высокоактивных материалов, хранилища и могильники РАО. Многолетняя деятельность ПО «Маяк» привела к накоплению огромного количества радионуклидов и сильному загрязнению районов Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей. В результате сброса отходов радиохимического производства непосредственно в открытую речную систему Обского бассейна через р. Теча (19491951 гг.), а также вследствие аварий 1957 и 1967 гг. в окружающую среду было выброшено 23 млн. Ки активности. Радиоактивное загрязнение охватило территорию в 25 тыс. км2 с населением более 500 тыс. человек. Официальные данные о десятках поселков и деревень, подвергшихся загрязнению в результате сбросов радиоактивных отходов в р. Теча, появились только в 1993 г.
В 1957 г. в результате теплового взрыва емкости с РАО произошел мощный выброс радионуклидов (церий-144, цирконий-95, стронций-90, цезий-137 и др.) с суммарной активностью 2 млн. Ки. Возник «Восточно-Уральский радиоактивный след» длиной до 110 км (в результате последующей миграции даже до 400км) и шириной до 3550 км (рис.1.1). Общая площадь загрязненной территории, ограниченной изолинией 0,1 Ки/км2 по стронцию-90, составила 23 тыс. км2. Около 10 тыс. человек из 19 населенных пунктов в зоне наиболее сильного загрязнения с большой задержкой были эвакуированы и переселены.
Зона радиационного загрязнения на Южном Урале расширилась вследствие ветрового разноса радиоактивных аэрозолей с пересохшей части технологического водоема № 9 ПО «Маяк» (оз. Карачай) в 1967 г. В настоящее время в этом резервуаре находится около 120 млн Ки активности, преимущественно за счет стронция-90 и цезия-137. Под озером сформировалась линза загрязненных подземных вод объемом около 4 млн м3 и площадью 10 км2. Существует опасность проникновения загрязненных вод в другие водоносные горизонты и выноса радионуклидов в речную сеть.
Зоны загрязнения с активностью по стронцию-90: 1 — более 50 Ки/км2; 2 — более 5 Ки/км2; 3 — более 0,1 Ки/км2; 4 — более 0,02 Ки/км2 через год после аварии
По данным радиационного мониторинга, выпадения цезия-137 из атмосферы в районах, расположенных в зоне влияния ПО «Маяк», в течение 1994г. были в 50100 раз больше, чем в среднем по стране. Высоким остается и уровень загрязнения местности цезием-137 в пойме р. Теча. Концентрации стронция-90 в речной воде и в донных отложениях в 1001000 раз превышают фоновые значения. В каскаде промышленных водоемов в верховьях Течи содержится 350 млн м3 загрязненной воды, являющейся по сути низкоактивными отходами. Суммарная активность твердых и жидких РАО, накопленных в ходе деятельности ПО «Маяк», достигает 1 млрд Ки. Сосредоточение огромного количества РАО, загрязнение поверхностных водоемов, возможность проникновения загрязненных подземных вод в открытую гидрографическую систему Обского бассейна создают исключительно высокую степень радиационного риска на Южном Урале.
Не только нынешнее, но и последующие поколения будут помнить Чернобыль и ощущать последствия этой катастрофы. В результате взрывов и пожара при аварии на четвертом энергоблоке ЧАЭС с 26 апреля по 10 мая 1986 г. из разрушенного реактора было выброшено примерно 7,5 т ядерного топлива и продуктов деления с суммарной активностью около 50 млн Ки. По количеству долгоживущих радионуклидов (цезий-137, стронций-90 и др.) этот выброс соответствует 500600 Хиросимам.
Из-за того, что выброс радионуклидов происходил более 10 суток при меняющихся метеоусловиях, зона основного загрязнения имеет веерный, пятнистый характер (рис.1.2). Кроме 30-километровой зоны, на которую пришлась большая часть выброса, в разных местах в радиусе до 250 км были выявлены участки, где загрязнение достигло 200 Ки/км2. Общая площадь «пятен» с активностью более 40 Ки/км2 составила около 3,5 тыс. км2, где в момент аварии проживало 190 тыс. человек. Всего радиоактивным выбросом ЧАЭС в разной степени было загрязнено 80% территории Белоруссии, вся северная часть Правобережной Украины и 19 областей России. В целом по РФ загрязнение, обусловленное аварией на ЧАЭС, с плотностью 1 Ки/км2 и выше охватывает более 57 тыс. км2, что составляет 1,6% площади ЕТР. Уточненные в 1994 г. границы площадей, загрязненных цезием-137, по сравнению с 1993 г. почти не изменились. Следы Чернобыля обнаружены в большинстве стран Европы, а также в Японии, на Филиппинах, в Канаде. Катастрофа приобрела глобальный характер.
И сегодня спустя полтора десятилетия после чернобыльской трагедии существуют противоречивые оценки ее поражающего действия и причиненного экономического ущерба. Согласно опубликованным в 2000 г. данным из 860 тыс. человек, участвовавших в ликвидации последствий аварии, более 55 тыс. ликвидаторов умерли, десятки тысяч стали инвалидами. Полмиллиона человек до сих пор проживает на загрязненных территориях.
Точных данных о количестве облученных и полученных дозах нет. Нет и однозначных прогнозов о возможных генетических последствиях. Подтверждается тезис об опасности длительного воздействия на организм малых доз радиации. В районах, подвергшихся радиоактивному заражению, неуклонно растет число онкологических заболеваний, особенно выражен рост заболеваемости раком щитовидной железы детей.
Радиоактивные вещества, попадающие в атмосферу при их добыче, и эксплуатации атомных установок и двигателей, могут представлять опасность. Однако при современном уровне защитной техники этот Источник радиоактивности незначителен.
Наибольшее загрязнение атмосферы радиоактивными веществами происходит в результате взрывов атомных и водородных бомб. Каждый такой взрыв сопровождается образованием грандиозного облака радиоактивной пыли. Взрывная волна огромной силы распространяет ее частицы во всех направлениях, поднимая их более чем на 30 км. В первые часы после взрыва осаждаются наиболее крупные частицы, несколько меньшего размера влечение 5 суток, а мелкодисперсная пыль потоками воздуха переносится на тысячи километров и оседает на поверхности земного шара в течение многих лет.
Основными источниками радиоактивного загрязнения Мирового океана являются:
— загрязнения от испытаний ядерного оружия (в атмосфере до 1963 г);
— загрязнения радиоактивными отходами, которые непосредственно сбрасываются в море;
— крупномасштабные аварии (ЧАОС, аварии судов с атомными реакторами);
— захоронение радиоактивных отходов на дне и др. (Израиль и др., 1994).
Во время испытания ядерного оружия, особенно до 1963 г., когда проводились массовые ядерные взрывы, в атмосферу было выброшено огромное количество радионуклидов. Так, только на арктическом архипелаге Новая Земля было проведено более 130 ядерных взрывов (только в 1958 г. — 46 взрывов), из них 87 — в атмосфере.
Отходы от английских и французских атомных заводов загрязнили радиоактивными элементами практически всю Северную Атлантику, особенно Северное, Норвежское, Гренландское, Баренцево и Белое моря. В загрязнение радионуклидами акватории Северного Ледовитого океана некоторый вклад сделан и нашей страной. Работа трех подземных атомных реакторов и радиохимического завода (производство плутония), а также остальных производств в Красноярске-26 привела к загрязнению одной из самых крупных рек мира — Енисея (на. протяжении 1 500 км). Очевидно, что эти, радиоактивные продукты уже попали в Северный Ледовитый океан.
Воды Мирового океана загрязнены наиболее опасными радионуклидами цезия-137, стронция-90, церия-144, иттрия-91, ниобия-95, которые, обладая высокой биоаккумулирующей способностью переходят по пищевым цепям, и концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая опасность, как для гидробионтов, так и для человека. Различными источниками поступления радионуклидов загрязнены акватории арктических морей, так в 1982 г. максимальные загрязнения цезием-137 фиксировались в западной части Баренцева моря, которые в 6 раз превышали глобальное загрязнение вод Северной Атлантики. За 29-летний период наблюдений (1963-1992 гг.) концентрация стронция-90 в Белом и Баренцевом морях уменьшилась лишь в 3-5 раз. Значительную опасность вызывают затопленные в Карском море (около архипелага Новая Земля) 11 тыс. контейнеров с радиоактивными отходами, а также 15 аварийных реакторов с атомных подводных лодок. Работами 3-й советско-американской экспедиции 1988 г. установлено, что в водах Берингова и Чукотского моря, концентрация цезия-137 близка к фоновой для районов океана и обусловлена глобальным поступлением данного радионуклида из атмосферы за длительный промежуток времени. Однако эти концентрации (0,1, Ки/л) были в 10-50 раз ниже, чем в Черном, Баренцевом, Балтийским и Гренландском, морях, подверженных воздействию локальных источников радиоактивного загрязнения Все вышеперечисленное показывает, что человек, вероятно, забыл: океан — это мощная кладовая минеральных и биологических ресурсов; в частности, он даёт 90% нефти и газа, 90% мировой добычи брома, 60% магния и огромное количество, морепродуктов, что важно при увеличивающемся населении нашей планеты. В связи с широким использованием в народном хозяйстве радиоактивных веществ появилась опасность загрязнения почв радионуклидами. Источники радиации ядерные установки, испытание ядерного оружия, отходы урановых шахт. Потенциальными источниками, радиоактивного загрязнения могут стать аварии на ядерных установках, АЭС (как в Чернобыле, Екатеринбурге, а также в США, Англии).
В верхнем слое почвы концентрируются радиоактивные стронций и цезий, откуда они попадают в организм животных и человека. Лишайники северных зон обладают повышенной способностью к аккумуляции радиоактивного цезия. Олени, питающиеся ими, накапливают изотопы, а у населения, использующего в пищу оленину, в организме в 10 раз больше цезия, чем у, других северных народов.
Биологическое накопление свойственно и зеленым растениям, которые, аккумулируя определенные химические элементы, изменяют окраску хвои, листьев, цветков и плодов. Это иногда служит, индикаторным, признаком, при поисках полезных ископаемых. Например, береза и осина в Восточной Сибири накапливает в своей древесине значительные, содержания стронция-90, что приводит к появлению необычной окраски — неестественно зелёного цвета. Сон-трава на южном Урале аккумулирует никель поэтому ее около-цветник вместо фиолетового цвета становится белым, что указывает на высокие концентрации никеля в почве. В ареале рассеяния урановых месторождений лепестки иван-чая вместо розовых становятся белыми и ярко-пурпуровыми, у голубики плоды вместо темно-синих становятся белыми и т, д. (Артамонов, 1989).
Радионуклиды, попадая, в окружающую среду, часто рассеиваются и разбавляются в водах, но они могут различными способами накапливаться в живых организмах при движении по пищевым цепям («биологическое накопление. На рис.2.1. показан процесс накопления стронция-90 по пищевым цепям в небольшом канадском озере Перч-Лейк, принимающим низкоактивные отходы
Поскольку содержание радионуклида в виде принимается за 1, то его концентрация постепенно возрастает по пищевым цепям. В костях окуня и ондатры его содержание возрастает в 3000-4000 раз по сравнению с концентрацией в воде. Это имеет существенные негативные последствия для живых организмов, включая и человека, и биосферы в целом. Установлено, что коэффициент накопления стронция-90 в раковинах моллюсков днепровских водохранилищ относительно воды достигает 4800 (Францевич и др., 1995). Поэтому при оценке воздействия радионуклидов на среду необходимо учитывать эффект биологического накопления их живыми, организмами и последствия для естественных экосистем.
Одна из наиболее острых экологических проблем в стране проблема радиоактивных отходов. Только на предприятиях Минатома России (ПО „Маяк“, Сибирский химический комбинат, Красноярский горно-химический комбинат) сосредоточены 600 млн. м3 РАО с суммарной активностью 1,5 млрд. Ки. На 29 энергоблоках АЭС хранится 140 тыс. м3 жидких и 8 тыс. м3 отвержденных отходов общей активностью 31 тыс. Ки, а также 120 тыс. м3 излучающих твердых отходов (оборудование, строительный мусор). Ни одна АЭС не имеет полного комплекта установок для подготовки отходов к захоронению. Поставщиками РАО являются также Военно-морской флот (ВМФ), атомный ледокольный флот, судостроительная промышленность и предприятия неядерного цикла. На их долю приходится 240 тыс. м3 отходов с активностью более 2 млн. Ки.
Одна из наиболее сложных технологических стадий ядерного топливного цикла переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и захоронение РАО. На предприятиях Минатома, Минтранса и ВМФ России хранятся 7800 т ОЯТ с общей активностью 3,9 млрд. Ки. ОЯТ АЭС с реакторами типа РБМК в настоящее время не перерабатывается, а ОЯТ от реакторов ВВЭР транспортируется в специальное хранилище с перспективой последующей переработки на строящемся заводе РТ-2 горно-химического комбината в г. Железногорске Красноярского края. Однако строительство этого завода вызывает протесты общественности, поскольку существующая технология регенерации ОЯТ связана с образованием большого количества жидких РАО разной степени активности. Наибольшие возражения вызывает решение о возможности приема для временного хранения с целью последующей переработки ОЯТ с зарубежных АЭС.
продолжение
--PAGE_BREAK--Ввоз грузов из-за границы, на который комитет давал согласование (доменные шлаки для дорожного строительства из Украины), предусматривал обязательное прохождение радиационного контроля на каждую завозимую партию.
Для контроля за ввозом и транзитом через территорию края радиоактивных веществ, отходов и ИИИ на границах с Ростовской областью и Ставропольским краем специализированной организацией «Радиационные контроль» установлено 4 поста дозиметрического контроля. Однако в июле 2001 г., в связи с распоряжением Министерства внутренних дел России о недопустимости нахождения на контрольных постах милиции и ГИБДД других контролирующих служб, 3 поста (в ст. Кущевская, Кавказская и Успенская) были ликвидированы. Силами комитета, ЦГСЭН в Краснодарское крае, специализированной организации «Радиационный контроль» в течение 2001 г. проводился регулярный контроль транзитных грузов, переваливаемых через порты края. Так, в Новороссийском морском торговом порту было проверено около 10 000 вагонов, 12 000 автомобилей и 3000 автоприцепов с идущим на экспорт металлоломом.18 вагонов, 1 автомобиль и 3 автоприцепа содержали загрязненный радионуклидами металлолом. Эти транспортные средства были после тщательного дозиметрического обследования отправлены в адреса поставщиков.
В целом, ведомственный и государственный радиационный контроль обеспечивают безопасность при обращении с ИИИ. Отработанные источники ионизирующего излучения сдаются предприятиями края на Ростовский спецкомбинат «Радон». В 2001 г. на спецкомбинат «Радон» предприятия и организации края сдали на захоронение 2155 (в том числе 2037 дымо-извещателей) отработавших источников ионизирующего излучения (содержащих изотопы полония-210, селена-75, иридия-192, стронция-90, цезия-13 7, кобальта-60, талия-204, радия-226, плутония-239) общей активностью около 115 Ки.
На двух радиационно-опасных объектах (РОО) — Троицком йодном заводе (ТЙЗ) и ВНИИ биологической защиты растений (ВНИИ БЗР) до настоящего времени не захоронены должным образом радиоактивные отходы (РАО)
и не проведена дезактивация и рекультивация радиационно-загрязненных территорий. Однако заводом и институтом проводилась работа по нормализации радиационной обстановки как за счет собственных средств, так и за счет средств краевого бюджета и экологического фонда (ВНИИ БЗР). Последние были выделены в соответствии с постановлением Законодательного собрания Краснодарского края от 27.10.99 г. № 300-П и постановлением главы администрации края от 01.04. 2000 г. № 144 «О проведении первоочередных работ по ликвидации радиационно-опасного объекта во ВНИИ БЗР г. Краснодара», подготовленным по инициативе ЦГСЭН и комитета природных ресурсов по Краснодарскому краю.
Троицким йодным заводом выполнялись выданные контролирующими и надзорными органами предписания по нормализации радиационной обстановки. В частности, сооружено временное бетонное хранилище слабо радиоактивных отходов, в котором складировано около 100 т радиобарита Ва(Rа) SO4 и загрязненного технологического оборудования. Территория завода в целях снижения внешнего и внутреннего облучения персонала и для подавления пылерадиационного фактора отсыпана слоем грунта с высадкой зеленых насаждений, частично забетонирована. Ежегодно с участием специалистов КНР по Краснодарскому краю, ЦГСЭН в Краснодарском крае, и специализированной организации «Радиационной контроль» проводятся детальные дозиметрические обследования территории завода и гамма-спектрометрические исследования отобранных проб.
В результате проведенных работ радиационная обстановка на заводе в период с 1996 по 2001 гг. улучшилась, что подтверждается упомянутыми радиационными обследованиями. Затраты на эти работы составили 1 832 900 деноминированных рублей. В 1997-1998 гг. завод перешел на новую технологию получения йода с использованием соляной кислоты, практически исключающую образование твердых радиоактивных отходов. Затраты завода на внедрение новой технологии составили более 3 млн. руб.
Возможные последствия применения ядерного оружия массового поражения
ЯДЕРНАЯ КАТАСТРОФА (военная биосферная катастрофа) глобальные экологические последствия применения оружия массового уничтожения (ядерного, химического, биологического), что в конечном итоге приведет к разрушению основных природных экосистем Земли. В настоящее время мощность накопленных запасов ядерного оружия в мире составляет около 16-18 109т, т.е. на каждого жителя планеты приходится более 3,5 т тротилового эквивалента (Рябчиков, 1987). Поэтому в ряде стран (США, Канада, Англия, Германия и др.) проведены исследования по оценке последствий ядерной войны на биосферу в целом, в частности смоделировано более 20 различных сценариев. При ядерной катастрофе суммарная мощность взрывов может находиться в пределах от 6500 Мт. (базовый сценарий) до 10-12 тыс. Мт. (жесткий сценарий). Аналогичные работы проведены в Вычислительном центре Российской АН; опубликованы различные варианты сценариев ядерной катастрофы в работах М.И. Будыко, Ю.А. Израэля, Г.С. Голицына, К.Я. Кондратьева и др.
Результаты проведенных исследовании по данной проблеме указывают на недопустимость ядерной войны, которая с неизбежностью приведет к глобальным изменениям климата и к деградации биосферы, в целом.
Основные крупномасштабные эффекты (поражающие факторы).
Возможные геофизические последствия
1. Загрязнение биосферы радиоактивными продуктами
Изменение электрических свойств атмосферы, изменение погоды.
Изменение свойств ионосферы.
2. Загрязнение атмосферы аэрозольными продуктами
Изменение радиационных свойств атмосферы.
Изменение погоды и климата.
3. Загрязнение атмосферы. различными газообразными веществами (метаном, этиленом и др.)
Тропосферы
Изменение радиационных свойств атмосферы, изменение погоды и климата.
Видно, что среди возможных геофизических (экологических) последствий применения ядерного оружия следует выделить: массовые радиационные и иные поражения изменение погоды и климата, разрушение озонового слоя, нарушение состояния ионосферы и т.п. К этому необходимо добавить сильное загрязнение атмосферы аэрозольными и газообразными частицами, возникшими в результате, как взрывов, так и многочисленных пожаров.
По данным М.И. Будыко и др. (1986) при ядерной войне даже при мощности, взрыва 5000 Мт. в атмосферу поступит 9,6 *103 т аэрозолей из которых 80% проникнет в стратосферу. Наличие в атмосфере огромного количества аэрозолей, газообразных примесей и дыма ядерных пожаров — все это, приведет к уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности и, конечно, к понижению температуры воздуха не планете примерно на 150С («ядерная зима»). Ожидаемое среднее понижение температуры воздуха над континентами северного полушария Будет составлять более 200С. такой крупный ядерный конфликт коренным образом повлияет на климат в виде наступления темноты («ядерная ночь»), изменит глобальную циркуляцию воздуха и т.д. Следствиями этого будут: прекращение процесса фотосинтеза, вымораживание и уничтожение растительности на огромных территориях, гибель посевов сельскохозяйственных культур и в конечном итоге гибель всего живого и человеческой цивилизации. Также, к последствиям ядерных взрывов следует добавить еще радиацию от разрушенным АЭС (более 420), при этом 85% их расположено именно в северном полушарии. По расчетам медиков, при реализации только базового сценария в северном полушарии около, 60% населения сразу погибнет от ударной волны, ожогов и летальной дозы радиации, 25% будут поражены ионизирующей радиацией и т.д., т.е. будет поставлена под сомнение возможность существования Человека как биологического вида. Основным путем предотвращения глобальной экологической катастрофы является ликвидации всех видов оружия массового уничтожении, что сможет предотвратить малейшую возможность ядерной войны, в которой не будет ни победителей, ни побежденных, Также для уменьшения вероятности непреднамеренного самоуничтожения населения земли необходимо значительно расширить экологические исследования последствий применения ядерного и другого вида оружия. Как отмечает Н.Н. Моисеев(1990, с.307), "…по существу все собственно экологические проблемы сводятся к соизмерению своих действий с возможностями окружающей среды"
Вопрос 5. Какие высокочастотные вредные вещества угрожают здоровью человека в результате его хозяйственной деятельности? С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы и окружающей среды. Он достиг огромной силы в текущем столетии и особенно в последнее время.
С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно изменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества – как органического, живого, так и минерального, косного.
Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение лесов в Европе, Северной Америке.
Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.
Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В.И. Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески сбылось.
Проблемы биосферы связаны с нынешним состоянием окружающей среды. Впрочем, как и все остальные экологические проблемы. И состояние окружающей среды все больше изменяется в худшую сторону, что влечет за собой увеличение в объеме уже существующих проблем и возникновение новых, к решению которых человечество еще не готово, так как еще не разработаны пути решения старых проблем, а появляются все новые (в геометрической прогрессии, как и все остальное в последнее время).
К биосфере относится все, что живет, дышит, растет и питается (кроме человека, который выделился из животного мира). Поэтому рассмотрим проблемы, относящиеся непосредственно к миру дикой природы.
Ресурсы дикой природы дают человеку всевозможные экономические выгоды, они служат источниками пищи, топлива, бумаги, ткани, кожи, лекарств и всего остального, что использует человек в своей деятельности. Кроме того, многие дикие виды имеют еще и эстетическую ценность и создают условия для отдыха. Однако их наибольшим вкладом является поддержание “здоровья” и целостности экосистем мира.
Многие люди считают, что природу необходимо охранять только из-за ее реальной или потенциальной пользы для людей, — этот подход называют антропоцентрическим (с “человеком в центре”) взглядом на мир. Некоторые люди придерживаются биоцентрического мировоззрения и убеждены, что недостойно человека ускорять исчезновение каких-либо видов, так как человек не более важен, чем другие виды на земле. “У человека нет превосходства над другими видами, ибо все есть суета сует” — считают они. Другие придерживаются экоцентрического (центр-экосистема) взгляда и полагают, что оправданы только те действия, которые направлены на поддержание систем жизнеобеспечения земли.
Огромная проблема в настоящее время — это борьба с загрязнением окружающей среды. С катастрофической быстротой огромные массы вредных для природы веществ загрязняют биосферу. Важная задача всего человечества принять необходимые меры по сдерживанию этого процесса.
Какие же факты приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы — атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незаконченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности «одарило» нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.
В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт.д.оля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места.
Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений — теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.
Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ — загрязнителей, ухудшающих качество воды.
Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.
Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).
Неорганическое загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.
Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек.
продолжение
--PAGE_BREAK--Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.
Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 — 380 млн. т. /год.
Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.
Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде.
Поверхностно активные вещества — жиры, масла, смазочные материалы — образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.
Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах.
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода.
Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.
Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, — все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т. /год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину, а по толщине количество литров на квадратный километр.
Пестициды. Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды — для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды — против сорных растений.
Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями.
В настоящее время более 5 млн. т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн. т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем.
Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические инсектициды получаются путем хлороирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации.
В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы — производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн. т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах Земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 — 1,2 кг. /л.
Синтетические поверхностно-активные вещества. Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия.
В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.
Соединения с канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества — это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).
Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде — это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.
Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий.
Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т. ртути, причем значительная часть — антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т. /год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается.
При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предриятий поступали в залив Минамата. Свиней — типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20-30) т. свинца в год.
Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг). Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.
Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.
Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии.
В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия. Во время сброса прохождение материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.
Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух — вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.
При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.
Тепловое загрязнение. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.
На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.
Пестициды как загрязняющий фактор. Открытие пестицидов — химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней — одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйствем медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению «новых» вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.
продолжение
--PAGE_BREAK--Кислые атмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего — это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде «кислых дождей» на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
Вопрос 6. Как бытовые и производственные свалки воздействуют на окружающую среду и на человека? Приведите примеры рационального решения этого вопроса. На городских свалках даже среднего города ежегодно скапливаются сотни тысяч тонн бытовых отходов. Разлагаясь, они отравляют воздух, почву, подземные воды и превращаются, таким образом, в серьезную опасность для окружающей среды и человека. Вот почему «героями дня» становятся эффективные, безотходные, а главное — экологически чистые технологии промышленной переработки мусора. К их числу принадлежат современные мусоросжигательные заводы, способные обезвредить и утилизировать бытовые отходы и попутно произвести тепловую и электрическую энергию, компенсируя тем самым немалые затраты на саму переработку.
Во всем мире переработка и утилизация бытовых отходов становятся все более злободневной проблемой. Главным образом это касается крупных густонаселенных городов, где ежегодно скапливаются миллионы кубометров всевозможного мусора. Дымящиеся свалки, кучи выброшенного хлама, переполненные мусорные баки — в России такие картины знакомы многим городским жителям. Подсчитано, что каждый год в стране скапливается только твердых бытовых отходов 140 миллионов кубометров, а к 2005 году эта цифра возрастет до 190 миллионов. Проблему уничтожения такой огромной массы мусора, бесспорно, можно отнести к категории экологических, с другой стороны, она самым тесным образом связана с решением сложных технических и экономических вопросов.
Что такое ТБО Экологическую обстановку в городах с высокой плотностью населения независимо от того, есть в них вредные производства или нет, во многом определяет состояние системы санитарной очистки от непромышленных отходов. К ним относятся главным образом твердые бытовые отходы, или ТБО, как называют их специалисты. Так обозначают весь мусор, который ежедневно скапливается в наших домах и квартирах и проделывает путь от мусоропровода до дворового контейнера и дальше до городской свалки. Сюда же относятся отходы, сопровождающие деятельность коммерческих и производственных фирм, пользующихся услугами коммунальных служб, садовый и уличный мусор, листва и некоторые другие.
Существуют рассчитанные на год нормы накопления бытовых отходов на одного человека, на одно место в гостинице, на квадратный метр торговой площади магазина и т.д. В крупных городах на нормы накопления мусора, как правило, влияют уровень развития легкой и пищевой промышленности, индустрии упаковочных материалов, климатическая зона и, конечно же, менталитет и благосостояние населения. В промышленных городах центральной части России норма отходов на душу населения оценивается сейчас в 225-250 килограммов в год. Для сравнения: в развитых европейских странах, таких, как Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Италия, Нидерланды, Швеция, Швейцария, Япония, этот показатель уже в 1995-1996 годах достиг 340-440 килограммов, в Австрии и Финляндии — свыше 620, а в США превысил 720 килограммов на одного человека в год.
Постоянные компоненты бытовых отходов, обычно попадающие в дворовые контейнеры, — бумага, картон, пищевые остатки, текстиль, древесина, листва, черный и цветной металл, кости, стекло, кожа, резина, камни, керамика, полимерные материалы. Зачастую туда же выбрасываются крупногабаритные отходы: строительный мусор, отслужившая свой век мебель, бытовая техника и другие. Многие отходы токсичны. Только одна «пальчиковая» батарейка заражает солями тяжелых металлов и химикатами 20 кубометров мусора, а с разбитыми термометрами и ртутьсодержащими приборами на свалки ежегодно попадает большое количество ртути, во Франции эта цифра подсчитана — 5 тонн.
Последние 20-25 лет при более или менее постоянном составе всех прочих компонентов в общей массе отходов растет доля полимерных материалов. В промышленно развитых странах, таких, как Япония и государства Европейского Союза, она наибольшая — 10-15%, в Москве — всего 6%, но рост налицо: в 1960 году доля полимеров в бытовых отходах столицы составляла 0,7%. Это, очевидно, связано со все большим применением полимерной упаковки, которая в 1960-х годах была большой редкостью.
Проблемы мусорной свалки Самый распространенный до последнего времени способ борьбы с бытовыми отходами в городах — вывоз их на свалки — не решает проблему, а, прямо скажем, усугубляет ее. Свалки — это не только эпидемиологическая опасность, они неизбежно становятся мощным источником биологического загрязнения. Происходит это из-за того, что анаэробное (без доступа воздуха) разложение органических отходов сопровождается образованием взрывоопасного биогаза, который может представлять угрозу для человека, вредно воздействует на растительность, отравляет воду и воздух. Более того, главный компонент биогаза — метан — признан одним из виновников возникновения парникового эффекта, разрушения озонового слоя атмосферы и прочих бед глобального характера. В общей сложности из отходов в окружающую среду попадает более ста токсичных веществ. Нередко свалки горят, выбрасывая в атмосферу ядовитый дым.
Под полигоны для мусора на десятки лет отчуждаются громадные территории, их, безусловно, можно было бы использовать с большей пользой. И, наконец, чтобы обустроить полигон и содержать его на уровне современных экологических требований, нужны большие средства. Очень дорого обходится рекультивация закрытых (уже не действующих) полигонов. Это целый комплекс мер, цель которых — остановить вредное воздействие свалок на окружающую среду, в том числе на почву и подземные воды. Рекультивация всего лишь одного гектара мусорного полигона обходится сегодня в 6 миллионов рублей. Велики и транспортные расходы на перевозку отходов, поскольку свалки, как правило, располагаются далеко от города.
Мегаватты из отходов В экономически развитых странах все меньше бытовых отходов вывозится на свалки и все больше перерабатывается промышленными способами. Самый эффективный из них — термический. Он позволяет почти в 10 раз снизить объем отходов, вывозимых на свалки, причем несгоревший остаток уже не содержит органических веществ, вызывающих гниение, самопроизвольное возгорание и опасность эпидемий.
Сейчас зарубежные специалисты делают ставку на мусоросжигательные установки, которые не только сжигают отходы, но и перерабатывают выделяемое при этом тепло в энергию. Тем не менее в большинстве стран выработка и утилизация тепловой и электрической энергии рассматриваются всего лишь как дополнение к обезвреживанию отходов. В этой связи особое внимание привлекает концепция «энергетического баланса», предложенная рабочей группой Всемирного энергетического совета: полученная энергия должна покрывать энергетические затраты на саму переработку мусора. Поэтому выбор технологии чаще всего определяется балансом производимой и потребляемой энергии. Наибольший эффект дают комплексные технологии (утилизация материалов и сжигание) или непосредственное сжигание неподготовленных отходов, а наименьший — компостирование отходов с захоронением неорганических остатков.
Специалисты считают, что уже в ближайшее время сжигание с выработкой электрической и тепловой энергии будет основным способом переработки отходов. В будущем мусоросжигательные энергетические установки, скорее всего, войдут в интегрированную систему управления отходами вместе с предприятиями по утилизации и вторичному использованию некоторых материалов (стекла, металла, бумаги и т.д.). В этой области первыми добиваются успехов те страны, где остро ощущается «дефицит территории» и введены ограничения на захоронение определенных видов отходов. Еще в 1990 году в Японии сжигалось 74% отходов, в Швейцарии — 77%, в Дании — 54%. В прошлом году в Германии работало 57 мусоросжигательных заводов, в Великобритании — 23, а к концу века планируется ввести в строй еще 22. В США количество отходов, сжигаемых в установках с выработкой энергии, должно увеличиться с 30 миллионов тонн в 1990 году до 70 миллионов тонн в 2000-м.
Безотходная переработка отходов Сейчас в мировой практике применяется больше десятка технологий сжигания бытовых отходов. По оценке Всероссийского теплотехнического института (ВТИ), вырабатываемая при их реализации тепловая энергия наиболее эффективно используется в трех случаях: при сжигании твердых отходов на колосниковых решетках, в топке с псевдоожиженным (кипящим) слоем и по технологии, называемой «Пиролиз — высокотемпературное сжигание».
Сжигание на колосниках в слоевой топке считается самой распространенной технологией. По этому методу работают большинство зарубежных мусоросжигательных заводов и все, построенные до настоящего времени в России. Сжигание отходов в топках с псевдоожиженным слоем широко распространено в Японии. В Европе таких заводов только два — в Испании и Германии, строительство еще двух ведется во Франции и в России (Москва). В США работает завод по сжиганию отходов в циркулирующем псевдоожиженном слое. К сожалению, обе эти технологии не решают проблему утилизации и обезвреживания твердых остатков — шлака и особенно летучей золы, которая улавливается системой газоочистки. Но если шлак можно использовать, например на засыпке оврагов или в строительстве (см. «Наука и жизнь» № 5, 1996 г), то золу приходится захоранивать на специально оборудованных полигонах, поскольку она адсорбирует тяжелые металлы и другие токсичные вещества. Есть и другие пути переработки твердых остатков, но все они требуют дополнительных материальных затрат.
Обезвредить золу и шлак позволяют комбинированные технологии сжигания отходов при высокой температуре. К ним относится, например, практически безвредная комбинированная технология немецкой фирмы «Сименс» под названием «Пиролиз — высокотемпературное сжигание». С ее внедрением переработка ТБО стала почти полностью безотходной.
Первый крупномасштабный завод, работающий по данной технологии, построен в городе Вюрте (Германия). Новый метод сочетает в себе низкотемпературный пиролиз (обработку отходов без доступа кислорода) и последующее их сжигание при высокой температуре. Сейчас на заводе идут промышленные испытания. После начала эксплуатации он сможет принимать 100000 тонн бытовых отходов в год.
Комбинированная технология фирмы «Сименс» выгодно отличается от прочих тем, что, во-первых, из бытовых отходов получают материалы, пригодные для использования практически без дальнейшей обработки. Во-вторых, выходящие из установки газы по степени очистки отвечают самым строгим требованиям, более того, зачастую содержание в них вредных веществ гораздо ниже установленных пределов. Наконец, метод дает возможность использовать выделяемое при сжигании отходов тепло для производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения или направлять его на технологические нужды.
Диоксины и фураны Сжигание полимерных материалов, содержащих хлор, неизбежно сопровождается появлением в дымовых газах хлорсодержащих токсичных компонентов — диоксинов и фуранов. Так называют большую группу веществ, основу молекул которых составляют два шестичленных углеродных кольца. В органической химии известно 210 подобных соединений. Если в них нет атомов хлора, то эти вещества токсичны не больше, чем, например, бензин, однако при замещении в кольцах атомов водорода на атомы хлора образуются опасные для природы и человека диоксины и фураны — всего около 20 соединений разной степени токсичности. Они привлекают внимание экологов и специалистов на протяжении двух последних десятилетий, особенно после взрыва на химическом предприятии в городе Севезо в Италии. Тогда облако, содержащее в больших концентрациях диоксин, распространилось на территории 16 квадратных километров и вызвало массовое отравление людей и домашних животных.
Источники диоксинов и фуранов — не только аварийные ситуации на предприятиях химической промышленности. Эти ядовитые вещества образуются в обычных условиях при сжигании древесины, отходов, дизельного топлива, при выплавке меди, производстве целлюлозы, в цементных печах и других (особенно химических) производствах. Все это — контролируемые выбросы диоксинов, но существуют и более мощные неконтролируемые источники, главным образом горящие свалки, костры, в которых сжигают мусор и растительные отходы, в том числе и на садовых участках. Температура их горения относительно низкая — до 600оС. При таком режиме образуется в десятки раз больше диоксинов и фуранов, чем на мусоросжигательных заводах, где используется высокотемпературный процесс (свыше 1000оС). Если заводская технология строго соблюдается, концентрация хлорсодержащих токсичных компонентов в дымовых газах опускается до самых низких нормативных значений, принятых в европейских странах, а сейчас и в Москве. Иначе говоря, в отличие от захоронения на свалках при сжигании отходов на заводе можно не только контролировать их количество и воздействие на окружающую среду, но и, что очень важно, управлять этим процессом.
Ситуация в России и Москве По сравнению с Западной Европой утилизация отходов в России имеет ряд особенностей. Главные из них — суровый климат и сбор всех отходов в общий контейнер без предварительной сортировки. Из-за большой доли несгораемых веществ и высокой влажности бытовых отходов их калорийность невысока — всего 1000-1500 ккал/кг. Это почти в два раза ниже, чем в большинстве городов Европы, США и Японии. Объемы промышленной переработки и утилизации мусора в стране до сих пор ничтожно малы. Сейчас действуют всего лишь 7 заводов по термической переработке отходов, причем два из них реконструируются, а остальные работают не на полную мощность. На всех этих предприятиях, вместе взятых, обезвреживается меньше 1% бытовых отходов.
Для строительства новых заводов нужны большие материальные средства, а переработка отходов на тех, что есть, экономически невыгодна из-за устаревшей технологии. Первое обстоятельство связано с тем, что нет отечественного оборудования, а закупать его за рубежом очень дорого, второе — с неэффективным использованием тепловой энергии и невысокой теплотворной способностью самих отходов, хотя их приравнивают к низкокалорийным топливам, таким, как сланцы или торф.
Проблема избавления от мусора стоит наиболее остро в крупных городах, особенно в Москве. Население столицы приближается к 9 миллионам человек, а вместе с приезжими превышает 10 миллионов. Каждый год Москва выбрасывает около 10 миллионов кубометров мусора (бытовых отходов, осадков водопроводной, канализационной сети и ливневоочистных сооружений). Большая их часть добавляется к накопившимся за многие годы горам отходов на столичных свалках. Вокруг Москвы их свыше двухсот. Самые большие по площади — Тимохово, Хметьево, Саларьево, Щербинка. Кроме санкционированных часто образуется множество так называемых самовольных свалок. Кучи мусора можно встретить в поймах рек, в лесах и вокруг дачных участков. В Московской области свалки занимают свыше 800 гектаров.
Переработка бытовых отходов в столице многократно усложняется из-за высокой плотности населения — более 3 тысяч человек на квадратный километр. По решению правительства Москвы эту задачу в целом решают городские власти, а сбор и вывоз мусора возложены на административные округа. В ближайшем будущем в Москве будут построены 6 мусоропрессовочных станций, несколько мусоросжигательных заводов, намечено реконструировать существующие предприятия и рекультивировать закрытые полигоны. На юго-востоке столицы, например, всего в нескольких километрах от кольцевой дороги, на промышленной площадке «Руднево» строится новый завод с тремя технологическими линиями, каждая производительностью 13,5 тонны в час. Отходы здесь будут сжигаться в псевдоожиженном вихревом слое. Завод начнет работать в конце 1998 — начале 1999 года. Примерно в это же время будет завершена реконструкция мусоросжигательного завода № 2 — его производительность поднимется до 150 тысяч тонн отходов в год. Оба завода оснащаются разветвленными многоступенчатыми системами газоочистки, они будут отвечать принятым в Германии, кстати, самым строгим в Европе, ограничениям по содержанию вредных веществ в дымовых газах.
продолжение
--PAGE_BREAK--Дешевый завод для крупного города Для большинства промышленных городов России — Челябинска, Магнитогорска, Екатеринбурга и многих других — очень важно, чтобы строительство мусоросжигательного завода было под силу городскому бюджету. Для того чтобы снизить капитальные затраты, нужно оснастить завод отечественным оборудованием. Но не менее важно выбрать рациональную технологическую схему, которая позволила бы совместить работу завода с ТЭЦ или котельной и тем самым повысить экономичность переработки отходов. Специалисты подсчитали, что для городов с населением 500-600 тысяч человек оптимальным будет завод производительностью 120-150 тысяч тонн бытовых отходов в год, а наиболее экономичным способом использования энергии — отпуск тепла. С учетом этого во Всероссийском теплотехническом институте сейчас разрабатывается отечественная технология сжигания твердых бытовых отходов, созданная под оборудование российского производства.
Примером может служить строящийся мусоросжигательный завод в Тракторозаводском районе Челябинска, который будет работать в единой системе с городской ТЭЦ-2. Его технологическая схема достаточно проста: вода с ТЭЦ поступает на завод, где в котлоагрегатах вырабатывается пар. оттуда одна его часть через общий коллектор с ТЭЦ подается потребителям, другая — на технологические нужды мусоросжигательного завода. Себестоимость переработки отходов в этом случае значительно ниже, чем при автономной схеме.
Отходы поступают на переработку без какой-либо предварительной подготовки. Подъехавшие мусоровозы проходят через автовесовую и сразу направляются по эстакаде в приемное отделение на разгрузку. Приемный бункер, рассчитанный на трехсуточный запас отходов, обслуживается двумя мостовыми грейферными кранами грузоподъемностью по 10 тонн. С помощью многочелюстных захватов — грейферов ТБО перемешиваются и из них удаляются крупногабаритные предметы. Затем отходы попадают в топку мусоросжигательного котла. Для его растопки и стабилизации горения влажных отходов используются четыре газовые горелки. Одновременно с отходами в топку подают негашеную известь-пыленку. Она связывает вредные примеси (HCl, HF и SO2) в дымовых газах. На подвижной решетке начинается процесс подсушивания отходов горячим воздухом и потоком тепла из топки. Продвигаясь дальше, отходы воспламеняются и интенсивно горят. Вращающиеся валки под колосниковой решеткой помогают интенсивной шуровке (ворошению) отходов и одновременно перемещают их из одной температурной зоны в другую, включая зону максимальных температур (950-1000оС). В конце топочной камеры остатки отходов догорают и остывает шлак, который потом сбрасывается в устройство выгрузки. Далее на входе в котел-утилизатор, в так называемой зоне дожигания, поток газов интенсивно перемешивается с воздухом, в результате дожигается токсичный оксид углерода. Процесс горения отходов регулируется и контролируется с центрального диспетчерского пульта, оснащенного компьютером.
Котел-утилизатор и расположенная под ним топка скомпонованы как одно целое. С котлом соединяется первый подъемный газоход. Газы проходят по нему при температуре 850-1000оС в течение 2 секунд. За это время успевают разложиться почти все наиболее токсичные вещества (диоксины и фураны). Далее дымовые газы попадают в циклоны (сепараторы), затем в полусухой абсорбер и роторный фильтр, а оттуда зола и продукты газоочистки поступают в систему золоудаления. Такая многоступенчатая система очистки дымовых газов дает хорошие результаты — концентрация вредных веществ на выходе из дымовой трубы не превышает нормативов зарубежных установок.
Шлак, зола и продукты газоочистки направляются в бункеры-накопители, но предварительно шлак очищается на магнитном сепараторе от металла. Отделенный металл пакетируется на прессе и идет во «Вторчермет», а зола и продукты газоочистки специальным транспортом направляются на переработку. Шлак грузится на самосвалы и вывозится на предприятия строительной индустрии. Там из него делают шлакоблоки или используют на строительстве дорог.
Чтобы достичь запланированной производительности — 150 тысяч тонн твердых бытовых отходов в год, заводу нужны две технологические линии производительностью по 10 тонн в час при круглосуточном режиме работы. Все оборудование, включая газоочистное, на завод поставляют отечественные производители. Лишь один важный элемент мусоросжигательного агрегата — механическая решетка приобретается у фирмы ЧКД-Дукла (Чехия). Стоимость такого мусоросжигательного завода, как Челябинский, в несколько раз ниже стоимости аналогичных заводов, поставляемых зарубежными фирмами. Специалисты ВТИ считают, что опыт его строительства послужит примером для других городов России.
Так что же такое мусоросжигательный завод? Дополнительный источник энергии и помощник в решении проблемы санитарной очистки городов от бытовых отходов, как считают энергетики и коммунальщики, или генератор диоксинов, как утверждают оппоненты? А что такое автомобиль? Средство передвижения или главный источник загрязнения атмосферы оксидом углерода и другими вредными веществами? Все зависит от того, в какие руки попадет автомобиль или мусоросжигательный завод, каков уровень компетентности их создателей и обслуживающего персонала и какова серьезность подхода к строительству и эксплуатации объекта. Пока же из двух «зол» между вывозом мусора на свалки и сжиганием его на мусоросжигательных заводах нужно безоговорочно выбирать наименьшее — сжигание.
Мусоросжигательный завод будущего Мусоросжигательный завод, построенный в 1997 году в немецком городе Вюрте, не случайно называют предприятием XXI века. На нем впервые в промышленном масштабе использована комбинированная технология немецкой фирмы «Сименс». Практически безотходный и экологически чистый процесс проходит в две стадии: сначала отходы подвергаются воздействию сравнительно низких температур (до 400°С), а затем происходит их высокотемпературное сжигание (1300°С). В результате полностью сгорает до 90% отходов, а оставшиеся 10%, так называемый твердый остаток, превращаются в материалы, пригодные для использования без какой-либо дополнительной переработки: цветные (немагнитные) металлы, в основном алюминий (фото 1), магнитные металлы — сталь и чугун (фото 2), камни, стекло, керамику (фото 3) и гранулированный шлак (фото 4). Только 0,3% первоначального объема отходов нужно захоранивать на мусорных полигонах. Выделяемые при сжигании отходов дымовые газы проходят через многоступенчатую систему газоочистки и содержат гораздо меньше вредных веществ, чем предусмотрено самыми строгими европейскими нормами, а тепло перерабатывается в электрическую энергию или идет на нужды теплоснабжения.
Вопрос 7. Какой вид хозяйственной деятельности человека наиболее отрицательно воздействует на жизнь и здоровье человека? Загрязнением окружающей природной среды считается физико-химическое изменение состава природного вещества (воздуха, воды, почвы), которое угрожает состоянию здоровья и жизни человека, окружающей его естественной среды. Загрязнение бывает космическое — естественное, которое земля в значительном количестве получает из космоса, от извержения вулканов, и антропогенное, совершенное в результате хозяйственной деятельности человека. Рассмотрим второй вид загрязнения, совершаемого по воле человека.
Антропогенное загрязнение окружающей среды подразделяется на несколько видов. Это пылевое, газовое, химическое (в том числе загрязнение почвы химикатами), ароматическое, тепловое (изменение температуры воды), что отрицательно сказывается на жизнедеятельности водных животных. Источником загрязнения окружающей природной среды выступает хозяйственная деятельность человека (промышленность, сельское хозяйство, транспорт). В зависимости от региона доля того или иного источника загрязнения может значительно колебаться. Так, в городах наибольший удельный вес от загрязнения дает транспорт. Его доля в загрязнении окружающей среды составляет 70-80%. Среди промышленных предприятий наиболее «грязными» считаются металлургические предприятия. Они на 34% загрязняют окружающую среду. За ними следуют предприятия энергетики, прежде всего тепловые электростанции, которые на 27% загрязняют окружающую среду. Остальные проценты падают на предприятия химической (9%), нефтяной (12%) и газовой (7%) промышленности.
В последние годы на первое место по загрязнению выдвинулось сельское хозяйство. Это связано с двумя обстоятельствами. Первое — увеличение строительства крупных животноводческих комплексов при отсутствии какой-либо очистки образующихся отходов и их утилизации, и второе — увеличение применения минеральных удобрений и ядохимикатов, которые вместе с дождевыми потоками и подземными водами попадают в реки и озера, нанося серьезный ущерб бассейнам крупных рек, их рыбным запасам и растительности.
Ежегодно на одного жителя Земли приходится свыше 20 т отходов. Основными объектами загрязнения являются атмосферный воздух, водоемы, включая Мировой океан, почвы. Ежедневно в атмосферу выбрасываются тысячи и тысячи тонн угарного газа, окислов азота, серы и других вредных веществ. И только 10% этого количества поглощается растениями. Окись серы (сернистый газ) — основной загрязнитель, источником которого являются тепловые электростанции, котельные, металлургические заводы.
Концентрация двуокиси серы в окислах азота, порождает кислотные дожди, которые уничтожают урожай, растительность, вредно сказываются на состоянии рыбных запасов. Наряду с сернистым газом отрицательное воздействие на состояние атмосферы оказывает углекислый газ, который образуется в результате горения. Его источники — тепловые электростанции, металлургические заводы, транспорт. За все предшествующие годы доля углекислого газа в атмосфере увеличилась на 20% и продолжает увеличиваться на 0,2% в год. При сохранении таких темпов прироста к 2000 году в атмосфере доля углекислоты возрастет на 30-40%.
Такое физико-химическое изменение атмосферы может привести к явлению парникового эффекта. Суть его в том, что накопление углекислоты в верхних слоях атмосферы будет препятствовать нормальному процессу теплообмена между Землей и Космосом, будет сдерживать тепло, накапливаемое Землей в результате хозяйственной деятельности и в силу определенных естественных причин, например, извержения вулканов.
Парниковый эффект выражается в повышении температуры, изменении погоды и климата. Подобные явления мы наблюдаем уже сейчас. При современных антропогенных нагрузках каждые 10 лет температура будет повышаться на 0,5°. Последствия такого изменения температуры выражаются в повышении уровня Мирового океана и затоплении части суши, населенных пунктов. Надо сказать, что за 100 лет уровень Мирового океана поднялся на 10-12 см, но при парниковом эффекте такой подъем может быть ускорен в 10 раз.
Другим последствием парникового эффекта может стать рост опустынивания земель. Уже сейчас 6 млн га земель ежегодно обращаются в пустыню.
С загрязнением атмосферы связано состояние озонового слоя Земли, основная функция которого состоит в охране человека и природной среды Земли от губительного воздействия ультрафиолетового излучения из Космоса. Под воздействием озоноразрушающих веществ — флерона, фреона, хлора, углерода, выделяемого холодильными установками, автомобилями и т.д., идет постепенное разрушение этого слоя, в частности, в отдельных местах над плотнонаселенными территориями его толщина уменьшилась на 3%. Известно, что сокращение озонового слоя на 1% ведет к росту заболеваемости рака кожи на 6%.
Другими не менее важными объектами загрязнения являются водоемы, реки, озера, Мировой океан. В Мировой океан ежегодно сливаются миллиарды тонн жидких и твердых отходов. Среди этих отходов первенствует нефть, которая попадает в океан с судов, в результате добычи нефти в морской среде, а также вследствие многочисленных аварий танкеров. Разлив нефти ведет к образованию в океане нефтяной пленки, гибели живых ресурсов моря, в том числе водорослей, плангтона, вырабатывающих кислород.
Кислород в атмосфере пополняется за счет двух источников — растительности (примерно 40%) и Мирового океана (60%). В Мировом океане кислород вырабатывается мельчайшими организмами — плангтоном. Гибель плангтона под нефтяной пленкой уменьшает возможности океана пополнять атмосферу Земли запасами кислорода. В результате нефтяного и другого загрязнения Мирового океана наблюдаются такие негативные явления, как размножение одноклеточной золотистой водоросли, которая в процессе своего развития поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Она очень плодовита и развивается молниеносными темпами. Обычно ее пояс бывает шириной до 10 км и толщиной 35 м; скорость движения 25 км в день. В процессе движения эта масса водорослей уничтожает всю живую жизнь в океане — и растительную, и животную. Такие явления наблюдаются в Северном море, на юге Скандинавии.
Кроме того, загрязнение Мирового океана ведет не только к сокращению продовольственных ресурсов, рыбных запасов, но и заражению их вредными для человека веществами. Обнаружено, что, например, балтийская треска имеет на 1 кг веса до 80 миллиграммов ртути, т.е. в 5-8 раз больше, чем в медицинском термометре.
Массовым источником загрязнения окружающей среды стали химикаты, применяемые в сельском хозяйстве: минеральные удобрения, ядохимикаты, стимуляторы роста. На планете сейчас распространено свыше 5 млн различного рода химических веществ и соединений. Токсичность действия их мало изучена (примерно 40 тысяч веществ).
Эти и другие последствия загрязнения окружающей природной среды в конечном итоге отрицательно сказываются на физическом здоровье человека, на его нервном, психическом состоянии, на здоровье будущих поколений. Некоторые данные: 20% населения постоянно подвергается аллергии в результате вредного воздействия загрязнения окружающей среды; каждый день на земном шаре умирает 25 тыс. человек из-за плохой воды, т.е. воды, которая содержит в больших дозах концентрации вредных веществ; 35% населения промышленных городов систематически страдает различного рода болезнями, вызванными загрязнением окружающей среды.
В результате хозяйственной деятельности происходит постепенное истощение природной среды, т.е. потеря тех природных ресурсов, которые служат для человека источником его экономической деятельности. Выше уже говорилось о вырубке лесов. Потеря лесов — это не только потеря кислорода, но и важнейших экономических ресурсов, необходимых человеку для дальнейшей деятельности.
При нынешних темпах потребления разведанные запасы каменного угля, нефти, природного газа и других полезных ископаемых расходуются более высокими темпами, чем это было раньше, и количество этих запасов катастрофически уменьшается. Правда, общество располагает перспективой использования иных, новых видов энергии, в частности, атомной, энергии водорода, запасы которого неистощимы. Но использование атомной энергии в мирных целях, в крупномасштабном объеме тормозится нерешенностью проблемы захоронения отходов атомной промышленности. Освоение водорода как источника энергии теоретически допустимо и возможно, но практически, точнее, технологически, эта задача пока еще не решена на уровне промышленного производства.
Возрастают темпы потребления пресной воды, что ведет к истощению невозобновляемых водных ресурсов. Для примера можно привести такие данные: на все нужды в сутки один человек затрачивает в среднем 150-200 л воды; столичный житель 200-300 л; житель Москвы в сутки расходует 500-600 л. Некоторые страны вообще лишены пресной воды и пользуются привозной. Попытка решить проблему обеспечения пресной водой за счет транспортирования айсбергов из северных стран в южные, в частности Африку, не увенчалась успехом. Переработка морской воды идет в городе Шевченко на Каспии, но пока эта проблема промышленного опреснения морской воды не получила широкого развития не только у нас в стране, но и во всем мире. Здесь есть свои сложности: для потребления опресненную воду требуется разбавлять обычной водой, и только в такой смеси она может быть использована по назначению.
Истощение и загрязнение природной среды ведут к разрушению экологических связей, образованию районов и регионов с полностью или частично деградированной природной средой, не способной осуществлять обмен веществ и энергии. Наиболее ярким примером такой деградации является Арал, который медленно умирает из-за отсутствия необходимого стока вод от двух мощных среднеазиатских рек. Деградированы степи Калмыкии в результате нерационального использования земли, перегрузки пастьбой скота, что полностью лишило почвы растительности, которая удерживала почвенный покров.