Антропогенное загрязнение окружающей среды

Современное экологическое состояние атмосферы, гидросферы и земельных ресурсов является глобальной экологической проблемой.

Загрязнение атмосферы. Атмосферный воздух – один из важнейших компонентов среды обитания. Главными источниками загрязнения атмосферы являются тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое топливо; автотранспорт; черная и цветная металлургия; машиностроение; химическое производство; добыча и переработка минерального сырья; открытые источники (добычи сельскохозяйственного производства, строительства). Основные источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приведены в табл. 4.

В современных условиях в атмосферу попадает более 400 млн. т частиц золы, сажи, пыли и разного рода отходов и строительных материалов. Кроме приведенных выше веществ в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества: пары минеральных кислот (серной, хромовой и др.), органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

 

Т а б л и ц а 4

Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу*

Примеси	Основные источники		Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м3
	естественные	антропогенные
Пыль	Вулканические извержения, пы-левые бури, лесные пожары и др.	Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках	В городах 0,04–0,4
Диоксид серы	Вулканические извержения, окисление серы и сульфатов, рассеянных в море	Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках	В городах до 1,0
Оксиды азота	Лесные пожары	Промышленность, автотранспорт, теплоэлектростанции	В районах с развитой промышленностью до 0,2
Оксид углерода	Лесные пожары, выделения океанов	Автотранспорт, промышленные энергоустановки, предприятия черной металлургии	В городах 150
Летучие углеводороды	Лесные пожары, природный метан	Автотранспорт, испарение нефтепродуктов	В районах с развитой промышленностью до 0,3
Полициклические ароматические углеводороды	–	Автотранспорт, химические и нефтеперерабатывающие заводы	В районах с развитой промышленностью до 0,01

* Источник: Акимов В. А., Новиков В. Д., Радаев Н. Н. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации: опасности, угрозы, риски. М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2001.

 

Количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу Земли приведено в табл. 5.

Многие отрасли энергетики и промышленности образуют не только максимальное количество вредных выбросов, но и создают экологически неблагоприятные условия для проживания жителей как крупных, так и среднего размера городов. Выбросы токсичных веществ приводят, как правило, к повышению текущих концентраций веществ над предельно допустимыми концентрациями (ПДК).

ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест – это максимальные концентрации, отнесенные к определенному периоду осреднения (30 минут, 24 часа, 1 месяц, 1 год) и не оказывающие при регламентированной вероятности их появления ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, не снижающие работоспособности человека и не ухудшающие его самочувствия. 

 

Т а б л и ц а 5

Ежегодное количество примесей, поступающих в атмосферу Земли*

Вещество	Выбросы, млн. т		Доля антропогенных примесей в общих поступ-лениях, %
	естественные	антропогенные
Пыль	3 700	1 000	27
Оксид углерода	5 000	304	5,7
Диоксид углерода	485 000	18 300	3,6
Углеводороды	2 600	88	3,3
Оксиды азота	770	53	6,5
Оксиды серы	650	100	13,3

* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.

 

 Cодержание вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест ограничивается величинами ПДК, нормируются также средняя суточная концентрация вещества (ПДК_сс) и максимальная разовая (ПДК_мр).

ПДК_мр – наиболее высокая из 30-минутных концентраций, зарегистрированных в данной точке за определенный период наблюдения. В основу установления ПДК_мр положен принцип предотвращения рефлекторных реакций у человека, например, чихания и кашля.

ПДК_сс – средняя из числа концентраций, выявленных в течение суток. В основу ПДК_сс положен принцип предотвращения общетоксического действия на организм.

Эти концентрации определены гигиеническими нормами ГН 2.1.6.695-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест», ГН 2.1.6.696-98 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» и приведены в табл. 6.

Загрязнение гидросферы. Вода, как и воздух, является жизненно необходимым источником для всех известных организмов. Россия относится к странам, наиболее обеспеченным водой. Однако состояние ее водоемов нельзя назвать удовлетворительным. Антропогенная деятельность приводит к загрязнению как поверхностных, так и подземных источников воды.

 

Т а б л и ц а 6

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ (мг/м³)

в атмосферном воздухе населенных мест (извлечение) *

                                                                                                           

Вещество	ПДКмр	ПДКсс	Класс опасности
Диоксид азота	0,085	0,04	2
Оксид азота	0,6	0,06	3
Бензпирен	–	0,1 мкг/100 м3	1
Бензол	1,5	0,1	2
Диоксид серы	0,5	0,05	3
Неорганическая пыль	0,15	0,05	3
Свинец и его соединения, кроме тетраэтилсвинца (в пересчете на РВ)	–	0,0003	1
Оксид углерода	5	3	4

* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.

 

Основными источниками загрязнения гидросферы являются сбрасываемые сточные воды, образующиеся в процессе эксплуатации энергетических, промышленных, химических, медицинских, оборонных, жилищно-коммунальных и других предприятий и объектов; захоронение радиоактивных отходов в контейнерах и емкостях, которые через определенный период времени теряют герметичность; аварии и катастрофы, происходящие на суше и в водных пространствах; атмосферный воздух, загрязненный различными веществами и другие.

Поверхностные источники питьевой воды ежегодно и все в большей степени подвергаются загрязнению ксенобиотиками разной природы, поэтому снабжение населения питьевой водой из поверхностных источников представляет все большую опасность. Около 50% россиян вынуждены использовать для питья воду, которая не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям по ряду показателей. Качество воды 75% водных объектов России не отвечает нормативным требованиям.

В гидросферу ежегодно сбрасывают более 600 млрд. т энергетических, промышленных, бытовых и другого рода сточных вод. В водные пространства попадают более 20–30 млн. т нефти и продуктов ее переработки, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка. Загрязнению водных источников также способствует нерациональное ведение сельского хозяйства. Остатки удобрений и ядохимикатов, вымываемые из почвы, попадают в водоемы и загрязняют их. Многие загрязнители гидросферы способны вступать в химические реакции и образовывать более вредоносные комплексы.

Загрязнение воды обусловливает подавление функций экосистем, замедляет естественные процессы биологической очистки пресных вод, а также способствует изменению химического состава пищи и организма человека.

Вода входит в клеточный состав тканей человека и участвует в физиологических процессах. Организм человека содержит 60–70% воды по отношению к общей массе. Водно-солевой обмен обеспечивает постоянство осмотической концентрации, йонного состава, способствует кислотно-щелочному равновесию и постоянству объема жидкостей внутренней среды организма. Важную роль в водно-солевом обмене играют не только Na⁺, К⁺, Са²⁺, Мg²⁺, Cl^-, SO₄² и другие, но и многие минеральные элементы, но только не в избыточных количествах. Загрязненная химическими веществами питьевая вода вызывает перегрузку почек, печени, изменяет оптимальное соотношение минеральных элементов в организме и негативно влияет на состояние гомеостаза человека, который отражает способность биологических систем организма противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств тела человека. Поэтому качество и степень безвредности питьевой воды отражаются на направленности биохимических и физиологических процессов в организме человека. Вредные вещества, попадая в организм человека в растворенном состоянии, нарушают его функции и биологические реакции.

Кроме того, питьевая вода широко применяется в пищевой и перерабатывающей промышленности при изготовлении напитков, консервов и ряда других пищевых продуктов. Поэтому экологически загрязненная вода ведет к ухудшению качества и снижению гарантии безопасности пищевой продукции.

Согласно федеральному закону «О санитарно-эпидемиологи-ческом благополучии населения» жители городов и других населенных пунктов должны обеспечиваться питьевой водой в количестве, достаточном для удовлетворения физиологических и хозяйственных потребностей человека. Качество используемой воды должно соответствовать санитарным правилам.

Гигиенические и технические требования к источникам водоснабжения и правила их выбора в интересах здоровья населения регламентируются ГОСТом 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора»; СанПиН 2.1.4.544-96 «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»; ГН 2.1.5.689-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения» и др.

Гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения указаны в санитарных правилах и нормах. Нормы устанавливаются для следующих параметров воды водоемов: содержание примесей и взвешенных частиц, привкус, цветность, мутность и температура воды, показатель рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, ПДК_в химических веществ и болезнетворных бактерий. ПДК_в – это максимально допустимое загрязнение воды водоемов, при котором сохраняется безопасность для здоровья человека и нормальные условия водопользования. Например, для бензола ПДК_в составляет 0,5 мг/л.

Загрязнение почвы. Почва – среда обитания многочисленных низших животных и микроорганизмов, в том числе бактерий, плесневых грибов, вирусов и др. Почва является источником заражения сибирской язвой, газовой гангреной, столбняком, ботулизмом.

На здоровье человека может оказывать определенное влияние химический состав почвы. Так, например, установлено, что находящиеся в почве микроэлементы оказывают существенное влияние на состояние и функции организма человека. Микроэлементы входят в состав многих химических комплексов организма таких, как соединение металлов с белками, различные ферменты, гормоны и некоторые витамины. Они участвуют в промежуточных процессах обмена веществ. Микроэлементы поступают в организм человека с растительной пищей, отчасти с водой, по схеме «почва – растение – организм животного». Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит к недостатку или избытку их не только у травоядных, но и плотоядных животных, а также в организме человека. Это влечет за собой ослабление или усиление синтеза биологически активных веществ, в состав которых входят микроэлементы, нарушение процесса промежуточного обмена веществ, возникновение заболеваний. Известно, что низкий уровень йода в почве ведет к низкому содержанию его в растениях и подземных водах, а следовательно, и в пищевом рационе населения, являясь причиной возникновения зоба щитовидной железы.

Наряду с естественным неравномерным распространением тех или других химических элементов в современных условиях в огромных масштабах происходит и их искусственное перераспределение. Выбросы промышленных предприятий и объектов сельскохозяйственного производства, рассеиваясь на значительные расстояния и попадая в почву, создают новые сочетания химических элементов. Из почвы эти вещества в результате различных миграционных процессов могут попадать в организм человека (почва – растения – человек, почва – атмосферный воздух – человек, почва – вода – человек и др.). С промышленными твердыми отходами в почву поступают всевозможные металлы (железо, медь, алюминий, свинец, цинк) и другие химические загрязнители.

Почва обладает способностью накапливать радиоактивные вещества, поступающие в нее с радиоактивными отходами и атмосферными радиоактивными осадками после ядерных испытаний. Радиоактивные вещества включаются в пищевые цепи и поражают живые организмы.

К числу химических соединений, загрязняющих почву, относятся и канцерогенные вещества – канцерогены, играющие существенную роль в возникновении опухолевых заболеваний. Основными источниками загрязнения почвы канцерогенными веществами являются выхлопные газы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций и т. д. В почву канцерогены поступают из атмосферы вместе с крупно- и среднедисперсными пылевыми частицами, при утечке нефти или продуктов ее переработки и др. Основная опасность загрязнения почвы связана с глобальным загрязнением атмосферы.

Нормирование химического загрязнения почв проводится по предельно допустимым концентрациям ПДК_п в соответствии с ГН 6229-91 «Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочных допустимых количеств химических веществ в почве». Величина ПДК_п значительно отличается от допустимых концентраций для воды и воздуха, так как вредные вещества из почвы попадают в организм человека в исключительных случаях и небольших количествах, в основном через контактирующие с почвой среды (воздух, вода, растения).

ПДК_п – это концентрация химического вещества (мг) в пахотном слое почвы (кг), которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы. ПДК_п для почвы приведены в табл. 7.

 

Т а б л и ц а 7

ПДК_п для почвы *

(в мг/кг)

Вещество	ПДКп
1	2
Марганец	1500 по ОС
Мышьяк	2 по ОС

* Источник: Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С. В. Белов с соавт. М.: Высшая школа, 2001.

О к о н ч а н и е т а б л. 7

1	2
Ртуть	2,1 по ОС
Хром	0,05 по МВ
Бенз(а)пирен	0,02 по ОС
Изопропилбензол	0,5 по МА
Фосфора оксид Р2 О5	200 по ТВ
Формальдегид	7 по ОС

 

Существует четыре разновидности ПДК_п в зависимости от пути миграции вредных веществ в сопредельные среды: ТВ – транслокационный показатель, показывающий переход вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений; МА – миграционный атмосферный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в атмосферу; МВ – миграционный водный показатель, показывающий переход химического вещества из почвы в подземные грунтовые воды и водоисточники; ОС – общесанитарный показатель, определяющий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и микробиоциноз.