Влияние антропогенной деятельности на состояние окружающей природной среды.

Загрязнение атмосферы – изменение состава атмосферы в результате попадания в нее примесей.

Примесь в атмосфере – это рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в ее постоянном составе.

Загрязняющее воздух вещество – это примесь в атмосфере, оказывающая неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье населения.

Поскольку примеси в атмосфере могут претерпевать различные превращения, их можно условно разделить на первичные и вторичные.

Первичная примесь в атмосфере – примесь, сохранившая за рассматриваемый интервал времени свои физические и химические свойства.

Превращения примесей в атмосфере – процесс, при котором примеси в атмосфере подвергаются физическим и химическим изменениям под влиянием природных и антропогенных факторов, а также в результате взаимодействия между собой.

Вторичная примесь в атмосфере – это примесь в атмосфере, образовавшаяся в результате превращения первичных примесей.

По воздействию на организм человека загрязнение атмосферы подразделяют на физическое и химическое. К физическому относят: радиоактивное излучение, тепловое воздействие, шум, низкочастотные вибрации, электромагнитные поля. К химическому – наличие химических веществ и их соединений.

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ характеризуются по 4 признакам: по агрегатному состоянию, химическому составу, размеру частиц и массовому расходу выброшенного вещества.

Загрязняющие вещества выбрасываются в атмосферу в виде смеси пыли, дыма, тумана, пара и газообразных веществ. Источники выбросов в атмосферу подразделяют на естественные, обусловленные природными процессами, и антропогенные (техногенные), являющиеся результатом деятельности человека.

К числу естественных источников загрязнения атмосферного воздуха относят пыльные бури, массивы зеленых насаждений в период цветения, степные и лесные пожары, извержения вулканов. Примеси, выделяемые естественными источниками:

• пыль растительного, вулканического, космического происхождения, продукты эрозии почвы, частицы морской соли;

• туманы, дым и газы от лесных и степных пожаров;

• газы вулканического происхождения;

• продукты растительного, животного, бактериального происхождения.

Естественные источники обычно бывают площадными (распределенными) и действуют сравнительно кратковременно. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Антропогенные (техногенные) источники загрязнения атмосферного воздуха, представленные главным образом выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, отличаются многочисленностью и многообразием видов.

Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными, когда координата источника выброса не изменяется во времени, и передвижными (нестационарными).

Источники выбросов в атмосферу подразделяют на точечные, линейные и площадные.

Каждый из них может быть затененный и незатененный.

Точечные источники – это загрязнения, сосредоточенные в одном месте. К ним относятся дымовые трубы, вентиляционные шахты, крышные вентиляторы.

Линейные источники имеют значительную протяженность. Это аэрационные фонари, ряды открытых окон, близко расположенные крышные вентиляторы. К ним могут быть также отнесены автотрассы.

Площадные источники. Здесь удаляемые загрязнения рассредоточены по плоскости промышленной площадки предприятия. К площадным источникам относятся места складирования производственных и бытовых отходов, автостоянки, склады горюче-смазочных материалов.

Незатененные или высокие источники расположены в недеформированном потоке ветра. Это дымовые трубы и другие источники, выбрасывающие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высоты расположенных поблизости зданий и других препятствий.

Затененные источники расположены в зоне подпора или аэродинамической тени здания или другого препятствия. Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу подразделяют на организованные и неорганизованные.

Из организованного источника. загрязняющие вещества поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

Неорганизованный источник выделения загрязняющих веществ образуется в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу пыли и газов, в местах грузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным источникам носят автостоянки, склады горюче-смазочных или сыпучих материалов и другие площадные источники.

Источники загрязнения атмосферы различаются по мощности выброса (мощные, крупные, мелкие), высоте выброса (низкие, средней высоты и высокие), температуре выходящих газов (нагретые и холодные).

К мощным источникам загрязнения относятся производства типа металлургических и химических заводов, заводов строительных материалов, тепловые электростанции и др. К мелким источникам загрязнения – небольшие котельные и предприятия местной и пищевой промышленности, трубы печного отопления и т. п. Большое количество мелких источников может значительно загрязнять воздух. Под низкими источниками понимают такие, в которых выброс осуществляется ниже 50 м, под высокими – выброс выше 50 м. Нагретыми условно называют источники, у которых температура выбрасываемой газовоздушной смеси выше 50 AС; при более низкой температуре выбросы считаются холодными.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных источников, являются: оксид углерода СО; диоксид серы SO2; оксиды азота NOx; углеводороды, пыль.

Оксид углерода (СО) – самая распространенная и наиболее значительная примесь атмосферы, называемая в быту угарным газом. Содержание СО в естественных условиях составляет от 0,01 до 0,2 мг/м3. Основная масса выбросов СО разуется в процессе сжигания органического топлива, прежде всего в двигателях внутреннего сгорания. Содержание СО в воздухе крупных городов колеблется в пределах 1 – 250 мг/м3, при среднем значении 20 мг/м3. Наиболее высокая концентрация СО наблюдается на улицах и площадях городов с интенсивным движением, особенно у перекрестков. Высокая концентрация СО в воздухе приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 мг/м3 – к смерти. СО – исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин. Состояние организма при дыхании воздухом, содержащим угарный газ, характеризуется:

1. ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени,

2. нарушением психомоторных функций головного мозга,

3. изменением деятельности сердца и легких,

4. головными болями, сонливостью, спазмами, нарушением дыхания, смертельными исходами.

Степень воздействия СО на организм человека зависит также от длительности воздействия (экспозиции) и вида деятельности человека. Например, при содержании СО в воздухе 10 – 50 мг/м3, которое наблюдается на перекрестках улиц больших городов, при экспозиции ~ 60 мин отмечаются нарушения, приведенные в п.1, а при экспозиции от 12 часов до 6 недель – в п.2. При тяжелой физической работе отравление наступает в 2 – 3 раза быстрее. Образование карбоксигемоглобина – процесс обратимый, через 3 – 4 ч содержание его в крови уменьшается в 2 раза.

Диоксид серы (SO2) – бесцветный газ с острым запахом. На его долю приходится до 95 % от общего объема сернистых соединений, поступающих в атмосферу от антропогенных источников. До 70 % выбросов SO2 образуется при сжигании угля.

При концентрации диоксида серы 20 – 30 мг/м3 раздражается слизистая оболочка рта и глаз, во рту возникает неприятный привкус. Весьма чувствительны к SO2 хвойные леса. При концентрации SO2 в воздухе 0,23 – 0,32 мг/м3 в результате нарушения фотосинтеза происходит усыхание хвои в течение 2 – 3 лет. Аналогичные изменения у лиственных деревьев происходят при концентрациях SO2 0,5 – 1 мг/м3.

Основной техногенный источник выбросов углеводородов (CmHn – пары бензина, метан, пентан, гексан) – автотранспорт. Его удельный вес составляет более 50 % от общего объема выбросов. При неполном сгорании топлива происходит также выброс циклических углеводородов, обладающих канцерогенными свойствами. Особенно много канцерогенных веществ содержится в саже, выбрасываемой дизельными двигателями. Из углеводородов в атмосферном воздухе наиболее часто встречается метан, что является следствием его низкой реакционной способности.

Углеводороды обладают наркотическим действием, вызывают головную боль, головокружение. При вдыхании в течение 8 часов паров бензина с концентрацией более 600 мг/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

Оксиды азота (NOх) образуются в процессе горения при высокой температуре путем окисления части азота, находящегося в атмосферном воздухе. Под общей формулой NOx обычно под-разумевают сумму NO и NO2. Основные источники выбросов NOx – двигатели внутреннего сгорания, топки промышленных котлов, печи.

NO2 – газ желтого цвета, придающий воздуху в городах коричневатый оттенок. Отравляющее действие NO2 начинается с легкого кашля. При повышении концентрации кашель усиливается, начинается головная боль, возникает рвота. При контакте NO2 с водяным паром, поверхностью слизистой оболочки образуются кислоты HNO3 и HNO2, что может привести к отеку легких. Продолжительность нахождения NO2 в атмосфере – около 3 суток.

Пыль оказывает вредное воздействие на человека, растительный и животный мир, поглощает солнечную радиацию и тем самым влияет на термический режим атмосферы и земной поверхности. Частицы пыли служат ядрами конденсации при образовании облаков и туманов. Основные источники образования пыли: производство строительных материалов, черная и цветная металлургия (оксиды железа, частицы Al, Cu, Zn), автотранспорт, пылящие и тлеющие места складирования бытовых и производственных отходов. Основная масса пыли вымывается из атмосферы осадками. Размер пылинок колеблется от сотых долей до нескольких десятков мкм. Средний размер частиц пыли в атмосферном воздухе – 7 – 8 мкм.

Выбросы, содержащие примеси в виде частиц пыли, дыма, тумана или пара, называются аэрозолями. Общее число разновидностей загрязняющих атмосферу аэрозолей составляет несколько сотен. Пыль, содержащаяся в атмосфере, классифицируется по времени и формe ее образования:

• первичное пыление – пыль, образующаяся в результате какого-либо естественного или антропогенного процесса и выбрасываемая в атмосферу;

• вторичное пыление – пыль, образуемая в атмосфере из находящихся в ней жидких или газообразных веществ в результате химических или физических преобразований;

• поверхностное пыление – переход пыли, сформировавшейся на поверхности земли, в атмосферу.

Жидкие загрязняющие вещества образуются при конденсации паров, распылении или разливе жидкостей, в результате химических или фотохимических реакций. Конденсация паров происходит в результате охлаждения их окружающим атмосферным воздухом. В зависимости от точки плавления конденсированные пары при низких температурах могут переходить в твердые частицы.

Водоемы являются важнейшей составной частью городского ландшафта, уменьшая запыленность и загазованность городской атмосферы, усиливают вертикальную циркуляцию, влияют на ветровой режим и т. д. Состояние поверхностных вод в городе является следствием как воздействия внутренних источников (промышленных стоков, ливнестока, снегосвалок), так и внешних, (находящихся выше по течению реки сельскохозяйственных предприятий, других городов, загрязненных подземных вод и пр.)

Качество водных источников имеет принципиальное значение для комплексной оценки качества городской среды и ее влияния на состояние здоровья населения, и его необходимо учесть в двух аспектах:

– во-первых, качество питьевой воды, непосредственно в немалой степени определяет уровень заболеваемости желудочнокишечного тракта, нефрологическими, а также многими инфекционными болезнями;

– во-вторых, качество природных вод, использующихся как рекреационные объекты, косвенно через качество реабилитации может влиять на состояние здоровья населения.

Качество поверхностных вод в настоящее время оценивается по целому ряду показателей состояния: санитарнобактериологическим, радиологическим, гидробиологическим, показателям кислородного режима и степени минерализации, а также по состоянию загрязненности донных отложений, характеризующих в значительной степени накопленное загрязнение. Система контроля загрязнений природных водных объектов, существующая в настоящее время, основана на определении аналитическими методами ПДК отдельных веществ, а также санитарно-гигиенических показателей. Она не обеспечивает объективности при оценке экологического благополучия водных объектов, поскольку аналитическими методами все токсические соединения определить практически невозможно, да и определение большого числа отдельных показателей не отвечает на вопрос об опасности или безопасности для водных биоценозов поступающих в виде многокомпонентной смеси загрязняющих веществ.

Многие городские сточные воды имеют непостоянный состав, но главное – продукты их распада могут быть значительно токсичнее анализируемых исходных химических веществ. Все эти причины обусловливают необходимость использования интегральных методов для природных вод, позволяющих определить опасность или безопасность данных источников для живых организмов, в частности, метод биоиндикации.

Виды загрязнения почв

На территории городов почвы подвергаются загрязнению, которое можно подразделить на механическое, химическое и биологическое.

Механическое загрязнение заключается в засорении почв крупнообломочным материалом в виде строительного мусора, битого стекла, керамики и других относительно инертных отходов. Это оказывает неблагоприятное влияние на механические свойства почв.

Химическое загрязнение почв связано с проникновением в них веществ, изменяющих естественную концентрацию химических элементов до уровня, превышающего норму, следствием чего является изменение физико-химических свойств почв. Этот вид их загрязнения является наиболее распространенным, долговременным и опасным.

Биологическое загрязнение связано с привнесением в почвенную среду и размножением в ней опасных для человека организмов. Бактериологические, гельминтологические и энтомологические показатели состояния почв городских территорий определяют уровень их эпидемиологической опасности, виды загрязнения подлежат контролю прежде всего на территории селитебных и рекреационных зон.

Рассмотрим более детально процессы химического загрязнения почв.

На урбанизированных территориях загрязнение почв обычно происходит в результате выбросов промышленных предприятий, транспорта, предприятий теплоэнергетики, утечек из канализации и отстойников, воздействия промышленных и бытовых отходов, а также в определенной мере за счет использования удобрений и пестицидов.

Выбросы промышленных предприятий являются источником загрязнения почв городских территорий тяжелыми металлами, канцерогенными веществами, соединениями азота и серы.

Иловые осадки станций биологической очистки сточных вод и компост из городских бытовых отходов содержат большое количество органических и питательных для растений минеральных веществ, поэтому их используют как удобрение. Однако они, как правило, содержат многие металлы в концентрациях, которые являются токсичными.

При внесении в почвы иловых осадков и компоста в дозах, определяемых по их удобрительной ценности, можно прогнозировать увеличение содержания токсичных элементов в почвах в несколько раз.

Внесение отходов с повышенным содержанием токсичных элементов как удобрений приводит к концентрации металлов в растениях.

Более предпочтительным является использование удобрений, полученных на основе городских отходов, для повышения плодородия почв городских зеленых насаждений.

Поступление загрязняющих химических веществ из почвы в организм человека связано с процессом их миграции по биологическим цепям: почва – растение – человек, почва – растение – животное – человек; почва – вода – человек; почва – атмосферный воздух – человек.