геоэкология. Современные ландшафты как результат антропогенных трансформаций естественных ландшафтов
 Скачать 1.98 Mb.
|
|
Загрязнение природной среды и техногенная миграция химических элементов Под загрязнением природной среды в данном случае подразумевается поступление в нее химических элементов и веществ антропогенного (преимущественно техногенного) происхождения, вовлекаемых в геохимический круговорот и в той или иной мере опасных для организмов, и прежде всего для здоровья человека. В отличие от других видов техногенного загрязнения, имеющих физическую природу (электромагнитного, акустического, вибрационного и др.), экологический эффект химического загрязнения зависит от характера ландшафта, от условий рассеивания, миграции, трансформации и накопления в нем загрязнителей (поллютантов). Загрязнители поступают из различных источников в атмосферу, поверхностные воды и почву; эти компоненты служат реципиентами -- начальными звеньями миграции поллютантов в ландшафте. К концу 80-х годов поступление вредных веществ в природную среду России достигло максимума и относительно стабилизировалось. Ежегодно в атмосферу поступало 56—58 млн. т поллютантов, в поверхностные воды — около 30 км3 загрязненных сточных вод, на земную поверхность — около 5 млрд. т твердых промышленных и бытовых отходов, содержащих значительное количество токсичных веществ. В последующие годы количество вредных отходов стало сокращаться из-за резкого спада производства, что отнюдь не привело к улучшению экологической ситуации в стране. В составе загрязнителей атмосферы преобладают газообразные вещества — оксид углерода СО (40-45% от общей массы выбросов), диоксид серы SC>2 (18%), углеводороды (летучие органические соединения, 16%), оксиды азота (9%), в меньшей степени хлориды, сероводород, аммиак и др. Аэрозоли составляют 10-15% от общей массы выбросов. В них присутствуют тяжелые металлы, фториды, сульфаты, нитраты и углеводороды. Менее 1-2% прихо-[107] дится на так называемые специфические примеси, отличающиеся высокой токсичностью, — ацетон, хлор, ксилол, толуол, метил-меркаптан, бенз(а)пирен (БАЛ) и др. Самый мощный источник загрязнения атмосферы — автотранспорт: на его долю приходится около 40% массы атмосферных поллютантов, в том числе около 70% СО и более 30% углеводородов и оксидов азота; в составе его особо опасных выбросов — соединения свинца и БАЛ. Среди отраслей промышленности наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносит электроэнергетика (22-24% общей массы промышленных выбросов). От теплоэлектростанций в атмосферу поступает около 1/3 суммарного от всех источников количества твердых веществ, а также много диоксида серы и оксидов азота. Второе место по рассматриваемому показателю занимает топливная промышленность (17-18%), главным образом нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая, а также газовая; основной компонент выбросов — углеводороды. Цветной металлургии принадлежит первое место по выбросу диоксида серы, черной металлургии - - оксида углерода. В выбросах химической и нефтехимической промышленности присутствуют такие высокотоксичные вещества, как аммиак, сероуглерод, толуол, ацетон, бензол, дихлорэтан, сероводород, этилацетат, серная кислота; в отходах целлюлознобумажного производства — толуол, сероводород, ацетон, ксилол, метил-меркаптан и др. От предприятий строительной промышленности в атмосферу поступает много пыли, в том числе цементной, асбестовой, известковой и др. На рис. 11 и 12 показано размещение главных центров загрязнения атмосферы (с суммарным выбросом загрязняющих веществ более 100 тыс. т в год) в 1989 и 1996 гг. Для сравнительной оценки региональных различий в техногенной нагрузке на атмосферу можно использовать показатель удельных выбросов, т. е. плотности выбросов на единицу площади — в данном случае ландшафтных мезорегионов (рис. 13). Благодаря подвижности воздушной среды атмосфере присуща высокая, по сравнению с другими компонентами, способность к самоочищению, но в то же время и наибольшая дальность переноса загрязнителей. В силу последнего обстоятельства концентрация загрязнителей в воздухе зависит не только от местных источников, но и от привноса извне, в том числе от трансграничного переноса из других стран. Так, в 1996 г. в объеме осажденной из атмосферы на территории ЕТР окисленной серы только 34% приходилось на долю российских источников; 18% поступило из Украины, более 4% — из Польши и т. д. Все техногенные газы, за исключением СО, тяжелее воздуха и рассеиваются в основном в нижнем 3-километровом слое тропосферы. Некоторые из них (в том числе SO2) растворяются в водяных каплях и выпадают с осадками. Мелкие пылевые частицы легко обтекаются дождевыми каплями, а потому устойчивы к вымыванию и могут более года находиться во взвешенном состоянии; частицы диаметром менее 1 мкм распространяются почти по всей тропосфере и годами не выпадают на земную поверхность. Частицы диаметром 4-10 мкм заносятся воздушными потоками на высоту до 1 км и более, [108] вымываются атмосферными осадками либо могут перемещаться на тысячи километров, находясь месяцами во взвешенном состоянии. Наконец, наиболее крупные твердые частицы (порядка 20 мкм в диаметре) поднимаются лишь на сотни метров и в безветренную погоду довольно быстро оседают под действием силы тяжести. Тяжелые металлы в основном осаждаются в радиусе нескольких километров от источника выбросов. Почва служит важнейшим звеном миграции и трансформации загрязняющих веществ в ландшафте. Основная масса токсичных техногенных веществ поступает в наземные организмы из почвы. Почва обладает свойствами депонирующей среды с множеством геохимических барьеров, на которых аккумулируются поллютанты. Способность к самоочищению у почвы ограничена. Существуют разнообразные пути поступления техногенных веществ в почву. Большая часть их попадает в почву через атмосферу. В 1991 г., например, на территории России выпало из атмосферы 8,9 млн. т серы и 6,7 млн. т суммарного (нитратного и аммонийного) азота; в основных индустриальных районах плотность их выпадения составляет более 2,0 и более 1,5 т/км в год соответственно. Кислые осадки особенно часто выпадают в зоне влияния центров цветной металлургии (Никель, Мончегорск, Карабаш, Медногорек и др.) и нефтехимии (Пермь, Уфа и др.). Газообразные атмосферные примеси большей частью активно поглощаются почвой. Оксид углерода усваивается почвой примерно в 10 раз интенсивнее, чем растениями, оксиды азота - - в 35, a SO2 - - в 300 раз. Углеводороды в основном не растворяются в воде, но могут усваиваться почвенными микроорганизмами. Почвы поглощают озон, пары ртути, аммиак, активно сорбируют осаждающиеся из атмосферы тяжелые металлы. Существенными источниками загрязнения почвы служат жидкие и твердые отходы производства и потребления, сбрасываемые непосредственно на земную поверхность. К 1994 г. в стране в отвалах, в специализированных полигонах и хранилищах, на свалках накопилось около 80 млрд. т твердых отходов, в том числе 1,1 млрд. т токсичных, содержащих особо опасные вещества (побочные продукты гальванического производства, хлор и хлорорганические соединения и др.). Большая часть твердых промышленных и бытовых отходов складируется на открытых, нередко самовольных и неконтролируемых свалках, утилизируется и обезвреживается лишь малая их доля. На специализированных иловых площадях накопилось около 200 млн. т осадков, образовавшихся в результате очистки канализационных сточных вод и содержащих соли тяжелых металлов и различные ядовитые вещества. На многочисленных свалках накапливаются золошлаковые смеси теплоэлектростанций, металлический лом, строительный, древесный, пластмассовый, резиновый и другой мусор, отходы пищевой промышленности, частично также жидкие материалы (отработанные нефтепродукты и др.)- К этому следует добавить отвалы вскрышных пород и «хвостов» обогащения металлических руд. Размыв атмосферными осадками и поверхностным стоком свалок, отвалов и полигонов-накопителей является одним из основных факторов загрязнения почв, а также поверхностных и грунтовых вод. Особо следует отметить нефтяное загрязнение почв, связанное с работой транспорта, в том числе оборонной техники, и главным образом с залповыми аварийными выбросами на нефтепроводах. Ежегодная утечка сотен тысяч тонн нефтепродуктов сопровождается возникновением локальных очагов загрязнения почв. Напомним о сельскохозяйственных источниках загрязнения почв. Главные из них — неудовлетворительное хранение и избыточное внесение минеральных удобрений, пестицидов и накопление отходов животноводческих ферм и птицефабрик. Из 140—150 млн. т навозных и пометных стоков, образующихся ежегодно, третья часть сбрасывается непосредственно на прилегающие угодья и служит причиной загрязнения не только почвы, но также поверхностных и грунтовых вод. Негативное влияние поллютантов на почву сказывается главным образом через подавление микроорганизмов. В результате замедляется разложение спада, сокращается содержание гумуса. Кадмий, никель, медь, цинк губительно воздействуют на клубеньковые бактерии. Кислые осадки вымывают из подстилки подвижные катионы натрия, калия, кальция, магния, увеличивают концентрацию иона водорода. Загрязнение почвы нефтепродуктами ухудшает ее аэрацию, подавляет деятельность микроорганизмов, понижает содержание воднорастворимых солей натрия, калия, магния. Некоторые химически активные загрязнители, например сероводород и метан, изменяют окислительновосстановительные и щелочно-кислотные условия в почве.[115] Почва служит депонирующей средой для радионуклидов, которые могут поступать в нее из разных источников. Радиоактивные продукты аварии Чернобыльской АЭС в 1986 г. разносились атмосферными потоками на обширном пространстве вплоть до Скандинавии на севере. В местах их осаждения на земную поверхность образовались пятна радиоактивного загрязнения почв. В пределах России «чернобыльский след» с содержанием цезия-137 в почве свыше 1 Ки/км2 охватил площадь 57 650 км2 в центральных районах ЕТР, относящихся в основном к зоне широколиственных лесов. Локальный очаг техногенного загрязнения стронцием-90 (главным образом в донных отложениях озер) существует в Зауралье, в окрестностях г. Кыштыма. Растительность -- компонент ландшафта, весьма чувствительный к химическому загрязнению. Газообразные техногенные примеси могут поглощаться листьями непосредственно из воздуха через устьица и связываться в тканях. Тяжелые металлы в основном механически перехватываются листьями и аккумулируются на их поверхности, а после их опадения в конечном счете поступают в почву. Хвойные деревья перехватывают больше металлов, чем лиственные. По сравнению с механическим перехватом тяжелых металлов наземными частями растений, роль всасывания корнями из почвы относительно невелика. В целом растения более устойчивы к тяжелым металлам, чем к газам техногенного происхождения и кислым дождям. [116] Животные также являются весьма чувствительными реципиентами техногенных воздействий. Основным источником поступления вредных веществ в организм животных, в том числе домашних, служат растительные корма, хотя определенную опасность для них представляет вдыхание поллютантов (главным образом фтора и свинца). Увеличение концентрации вредных веществ по звеньям пищевой пирамиды может привести к тяжелым физиологическим расстройствам и даже гибели животных. Избыточное потребление фтора вызывает поражение зубов (флюороз), деформацию костей. В больших дозах опасны медь, цинк, свинец, кобальт и другие тяжелые металлы. Поверхностные воды принимают на себя интенсивную техногенную геохимическую нагрузку, являясь как непосредственным, так и вторичным реципиентом разнообразных вредных веществ и, кроме того, основным фактором их транспортировки; большинство поллютантов проходят через водный цикл миграции. Источники загрязнения поверхностных вод имеют двоякий характер. Часть загрязнителей непосредственно сбрасывается в водоприемники в виде организованного сосредоточенного отвода сточных вод от промышленности, сельского и коммунального хозяйства. Другая часть поступает с поверхности водосбора от различных объектов, пройдя через промежуточные звенья водной миграции.[117] Емельянов А.Г. Геоэкологический мониторинг: Учеб. Пособие. –Тверь: Изд-во Тверь, 2002. - - 120 с.   |