Учебное пособие. Учебное пособие по экологии по проф. 15.01.05. Учебное пособие 2019 Хрулева Е. В. Гбпоу во хлк им. Г. Ф. Морозова
 Скачать 2.49 Mb.
|
|
Тема 4.6. ПРИРОДНО-ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ. СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ. Природно-территориальные аспекты Наиболее значимым фактором, обусловливающим специфику России и ее экологическое своеобразие, является большая территория. Она равна 17,1 млн. км2, что составляет 11,5% общей поверхности суши. На этой территории проживает около 147 млн.чел., что обусловливает среднюю плотность 8,5 чел/км2. Для сравнения укажем, что средняя плотность населения в Европе равна 64 чел ./км2, а в Азии - 55 чел./км2. Вторая особенность России - неравномерная рассредоточенность населения по территории страны. В Сибирско-Дальневосточном регионе она не превышает 3 чел./км2. Примерно в такой же степени неравномерна освоенность территории и нагрузки на природную среду. На Европейско-Уральский регион, площадь которого составляет 31,2% от территории страны, приходится около 70% промышленного потенциала. В Сибирско-Дальневосточном регионе соотношение противоположное- 30% промышленного потенциала и 70% территории. Третья экологически важная особенность России - большое природное разнообразие. Оно представлено различным рельефом, природными зонами, ландшафтами, климатическими, гидрологическими и другими условиями. Так, наличие обширных равнин резко уменьшает вероятность застойных атмосферных явлений и способствует рассредоточению загрязняющих веществ, самоочищающей способности воздушной среды. Экологическая специфика России связана также с наличием больших площадей, занятых болотами и заболоченными территориями. Они занимают 200-220 млн. га, что составляет около 65% болотного фонда планеты. Это, с одной стороны, объекты колоссальной концентрации ценного органического вещества - топлива, сырья для химической переработки, удобрения и пр., а с другой - важнейший фактор связывания, аккумуляции и вывода из атмосферы углерода (его «стока» или «ухода в геологию», по В. И. Вернадскому), а также различных загрязняющих веществ. Освоение болотных образований невозможно без высокой технологической и экологической культуры. Кроме потери этих уникальных экосистем, их использование неизбежно сопровождается нарушением водного режима, интенсификацией круговорота веществ, превращением экосистем аккумулятивного типа в деструктивные или транзитные и выведением углерода в атмосферу. Нарушение болотных экосистем Крайнего Севера чревато возможностью размерзания грунтов и высвобождением из этих природных «ловушек» колоссальных запасов метана, сероводорода и других соединений, не безразличных для глобальных атмосферных процессов. В целом природно-территориальные особенности России можно оценивать положительно как в плане формирования экологической среды, так и в отношении возможностей нейтрализации отрицательных последствий деятельности человека. Россия относится к числу тех немногих государств мира, которые обладают значительными неосвоенными или слабо освоенными территориями. На их долю, как отмечалось выше, приходится более 60% поверхности страны. Следует, однако, иметь в виду, что наличие таких территорий мало связано с какими-либо целенаправленными мероприятиями по их сохранению. Это в основном отдаленные районы, трудные или экономически невыгодные для освоения. Значительная доля их представлена легкоранимыми (тундровые, лесотундровые, болотные и т. п.) экосистемами, требующими крайне осторожного обращения при дальнейшем освоении. 121 Социальный аспект экологических проблем России Социальный аспект связан с общими процессами взаимодействия общества и природы. При всей непрерывности историко-эволюционного развития глобальной социоэкологической системы скорость перемен во взаимодействии между биосферой и обществом не оставалась постоянной. Если это взаимодействие предельно усиливалось, возникала кризисная ситуация. В каждый из кризисных периодов нарушалось равновесие в социоэкологической системе, т.е. прямое влияние человечества на природу превышало ее компенсационные возможности, а обратное воздействие нехватки природных ресурсов превосходило скорость социально-экономического развития общества, которое могло бы нивелировать силу этого воздействия. После более или менее длительного напряжения устанавливался период равновесия, когда природные ресурсы соответствовали степени развития производительных сил и форм производства, а «давление» общества на природу не превосходило ее компенсационных возможностей. Именно в моменты экологических кризисов с особой силой возникало общественное стремление всемерно сохранить естественные ресурсы, т.е. оставить относительно нетронутой природную часть социоэкологической системы. В целях поддержания природной среды развития общества создавались охраняемые природные территории, будь то культовые охотничьи резерваты, охраняемые леса, заповедники - эталоны природы или какие-то другие участки. Следует обратить внимание на то, что объекты охраны всегда соответствовали характеру кризиса или напряжения. Перепромысел вел к образованию охотничьих заказников, нехватка лесных ресурсов повлекла за собой соответствующие лесозащитные акции (меры, проводившиеся Петром I), общий экологический кризис современности вызвал нужду в охране природных комплексов. Помимо общих кризисных ситуаций создавались глобальные и локальные угрозы для существования отдельных видов растений или животных, дававших экономическую прибыль. Таким моментом был, например, конец XIX и первая половина XX в. В этот период была реальная угроза исчезновения с лица Земли многих видов промысловых животных, а, к примеру, в СССР на первых порах его развития пушнина была важной статьей экспорта. Забота о сохранении исчезающих видов стала одной из причин движения за создание заповедников и других типов охраняемых территорий. Однако, истребление видов было следствием не только их прямого преследования, которое пресекалось запретами на охоту, ее регулированием и созданием заказников, но и исчезновением подходящих мест обитания редких форм. Особенно заметно преобладание косвенных воздействий в последнее время. Если в XVII в. прямое преследование давали 86 % случаев исчезновения вида, а косвенные антропогенные влияния - лишь 14 %, то на современном этапе наблюдается обратная картина. Технические средства значительно чаще становятся виновниками негативного влияния на жизнь животных, чем человек с ружьем. Отсюда особое внимание к заповедным и шире - особо охраняемым территориям, предохраняющим местообитания видов от разрушения. Хозяйственно-экономический аспект В момент, когда кризисные социальные и экономические явления требуют всемерной охраны природных комплексов, экономика общества того или иного государства, как правило, оказывает наибольшее «давление» на охраняемые природные территории, ведь кризисные периоды характеризуются нехваткой природных ресурсов. Возникает противоречие: охрана природы нужна для блага общества, его будущего, и эксплуатация естественных ресурсов необходима для тех же целей. Этот конфликт решается на текущих этапах развития в масштабах отдельных стран или их частей. 122 Как правило, все хозяйство строится в расчете на какие-то параметры большой экологической системы. Поэтому хозяйство, основывающееся на природных ресурсах, должно находиться в равновесном состоянии с нею. Любые изменения природных качеств отражаются на типе хозяйства и успешности его ведения. Если естественные восстановительные процессы не соответствуют по скорости и интенсивности антропогенным нарушениям, экологическое равновесие смещается. Когда речь идет о сохранении природного баланса, обычно имеется в виду равновесное сопряжение темпов эксплуатации природных систем с быстротой их самовосстановления, или антропогенного преобразования в интересующем человека направлении (с увеличением желаемой продукции). В последнем случае возможны два варианта изменений: - первый ведет к образованию антропогенной системы, нуждающейся в искусственных методах поддержания. Примером могут служить любые агросистемы - от посаженного, ухоженного леса до пропашных сельскохозяйственных культур; - второй возникает, когда искусственная регуляция неэффективна по экологическим причинам или экономическим соображениям. В этом случае может возникнуть цепная реакция, ведущая к новому типу естественного равновесия или к восстановлению первоначального экологического баланса. В предельно неблагоприятном случае возникает пустыня. Для предотвращения деструкционных процессов создаются природные охраняемые территории, становящиеся очагами восстановления прошлого естественного баланса или хотя бы сдерживающие ход неблагоприятных изменений. Примером может служить создание полезащитных полос, выращивание горных склонозащитных лесов, облесение верховий рек, вообще все системы фитомелиорации. Перечисленные мероприятия направлены на поддержание регионального экологического равновесия и в то же время обеспечивают повышение ресурсного потенциала территории. Нарушение баланса между хозяйственной системой и природой в результате деградации среды и истощения ресурсов, человек пытается компенсировать технологическими методами: переходом на безводные и маловодные технологические циклы в условиях нехватки воды, забором чистой воды из соседних областей и т.п. Это позволяет развивать хозяйство и продолжать урбанизировать местность. Такой процесс идет, как правило, до тех пор, пока не создаются крайне неблагоприятные санитарно-гигиенические условия жизни людей. Тогда делаются попытки вернуть утраченный природно-экологический баланс, необходимый для создания нормальной среды жизни для людей. Появляются и расширяются такие формы природных охраняемых территорий, как зеленые зоны вокруг населенных пунктов, природные парки и т.д. Возникает индустрия туризма со своими территориальными объектами типа туристских и курортных зон, национальных парков, природно-исторических парков-заповедников, зон отдыха и т.д. Конечно, индустрия туризма имеет экономический, культурный и прочие аспекты, но мы будем рассматривать ее как проявление стремления создать на основе природного баланса терпимый эколого-социально-психологический климат для жизни людей, которые, как показывают медико-экологические исследования, не могут жить вне природы. Таким образом, мы рассмотрели два основных направления создания природных охраняемых территорий. Одна из них ведет к сохранению природных ресурсов, другая - к поддержанию окружающей человека естественной среды. Обе эти линии базируются на определенном соотношении природы и хозяйства в социоэкологической системе. Вместе с тем, они опираются на чисто природное равновесие, что и составляет третий смысловой 123 оттенок понятия экологического баланса, который может быть назван экологическим равновесием в узком смысле слова. Тема 4.7. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ И СПОСОБЫ ИХ ОХРАНЫ. ОХРАНА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ В РОССИИ. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И СПОСОБЫ ОХРАНЫ Природная (окружающая, географическая) среда - естественная среда обитания и деятельности человека и других живых организмов. Природная среда включает литосферу, гидросферу, атмосферу, биосферу и околоземное космическое пространство. Внутри природной среды выделяют природные ресурсы и природные условия. Природные ресурсы - элементы природы (объекты и явления), необходимые человеку для его жизнеобеспечения и вовлекаемые им в материальное производство (атмосферный воздух, вода, почва, солнечная радиация, полезные ископаемые, климат, растительность, животный мир и т.д.). Природные условия - элементы природы (объекты и явления), влияющие на жизнь и деятельность человека, но не вовлеченные в материальное производство (некоторые газы атмосферы, виды животных и растений и др.). По мере развития науки и техники природные условия становятся природными ресурсами. Природно-ресурсный потенциал - часть природных ресурсов, которая может быть вовлечена в хозяйственную деятельность при данных технических и социально-экономических возможностях общества с условием сохранения среды жизни человечества. В более узком экономическом понимании - доступная при данных технологиях и социально-экономических отношениях совокупность природных ресурсов. Вся жизнь и деятельность человека, территориальное расселение и размещение производственных сил зависят от количества, качества и местоположения природных ресурсов. В связи с этим жизненно важным для человечества является вопрос о запасах природных ресурсов. К настоящему времени все попытки прогнозов момента исчерпания того или иного ресурса оканчивались в большинстве случаев неудачей. Неопределенность подобных расчетов имеет следующие причины. 1. Постоянно идет разведка и открытие новых месторождений полезных ископаемых. 2. Совершенствуется технология добычи и переработки природных ресурсов, благодаря чему замедляются темпы роста их потребления по сравнению с темпами роста процесса производства продукции. 3. Вовлекаются в производство ранее не использовавшиеся природные ресурсы, природные условия (например, нефть и алюминий применяются около 200 лет, ядерное топливо - около 50 лет и т.д.). Существуют различные подходы к классификации природных ресурсов. Основные из них следующие. По принципу исчерпаемости и возобновимости различают исчерпаемые и неичерпаемые природные ресурсы. Исчерпаемые природные ресурсы - ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно, и относительно. Исчерпаемые ресурсы подразделяют на невозобновимые и возобновимые. Невозобновимые природные ресурсы абсолютно не восстанавливаются (каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные 124 породы). Использование этих ресурсов неминуемо ведет к их истощению. Охрана невозобновимых природных ресурсов сводится к рациональному, экономному использованию, борьбе с потерями при добывании, перевозке, обработке и применении, поиску заменителей. Возобновимые природные ресурсы по мере использования постоянно восстанавливаются (животный мир, растительность, почва). Однако для сохранения их способности к восстановлению необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления. Процессы восстановления протекают с разной скоростью для разных ресурсов: для восстановления животных требуется несколько лет, леса – 60-80 лет, почвы - несколько тысячелетий. Охрана возобновимых природных ресурсов должна осуществляться путем рационального их использования и расширенного воспроизводства. Темпы расходования возобновимых природных ресурсов должны соответствовать темпам их восстановления. Неисчерпаемые природные ресурсы - ресурсы, количество которых не ограничено, но не абсолютно, а относительно наших потребностей и сроков существования. Неисчерпаемые природные ресурсы включают ресурсы водные (воды Мирового океана, пресные воды), климатические (атмосферный воздух, энергия ветра) и космические (солнечная радиация, энергия морских приливов). Однако если количество неисчерпаемых природных ресурсов относительно не ограничено, то их качество может ограничить возможность их использования человеком (например, количество воды не ограничено, но ограничено количество питьевой воды). По критерию собственности: частные, государственные и общественные, а также собственные и арендуемые. ОХРАНА АТМОСФЕРЫ Загрязнение атмосферного воздуха. Антропогенное воздействие на атмосферу проявляется, прежде всего, в загрязнении атмосферного воздуха. Атмосферный воздух - естественная смесь газов атмосферы, находящаяся за пределами жилых, производственных и иных помещений (Федеральный закон об охране атмосферного воздуха, 1999). Загрязнение атмосферного воздуха - привнесение в него или возникновение в нем новых (обычно не характерных для него) вредных химических, физических, биологических агентов. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным). Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами (вулканическая деятельность, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.). Антропогенное загрязнение связано с выбросом загрязняющих веществ в результате деятельности человека. По масштабам загрязнение воздуха может быть местным - повышение содержания загрязняющих веществ на небольших территориях (город, район и др.), региональным - загрязнение атмосферного воздуха значительных территорий (областей, регионов и др.) и глобальным - изменения, затрагивающие всю атмосферу Земли. По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются следующим образом. Газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.). Жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.). Твердые (тяжелые металлы, канцерогенные вещества, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.). 125 Главные (приоритетные) антропогенные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха - диоксид серы (SO 2 ), диоксид азота (NO 2 ), оксид углерода (СО), твердые частицы (пыль, сажа, зола). На их долю приходится около 98% выбросов вредных веществ в атмосферу. Кроме них в атмосферу поступает еще более 70 наименований вредных ве- ществ: тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий и др.); углеводороды (C n H m ), среди которых наиболее опасен бенз(а)пирен, альдегиды (в первую очередь формальдегид), сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др. Особо опасным видом загрязнения атмосферы является радиоактивное загрязнение, вызванное радиоактивными изотопами. Его источники - производство и испытания ядерного оружия, отходы и аварийные выбросы АЭС. Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ в результате аварии на четвертом блоке Чернобыльской АЭС в 1986 г. Их суммарный выброс в атмосферу составил 77 кг. Для сравнения при атомном взрыве над Хиросимой их образовалось только 740 г. Источники загрязнения атмосферного воздуха. Основными антропогенными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются следующие отрасли экономики: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), автотранспорт, черная и цветная металлургия, нефтедобывающее и нефтеперерабатывающее производство, машиностроение, производство стройматериалов и т.д. Энергетика. При сжигании твердого топлива (каменного угля) в атмосферный воздух поступают оксиды серы, оксиды азота, твердые частицы (пыль, сажа, зола). Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 120-140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа); 200 т оксидов азота. Использование жидкого топлива (мазута) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Газовое топливо загрязняет атмосферный воздух в 3 раза меньше, чем мазут, и в 5 раз меньше, чем уголь. Атомная энергетика в случае безаварийной работы еще более экологична, но и она загрязняет воздух такими токсичными веществами, как радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. В то же время АЭС представляет собой значительно большую потенциальную опасность по сравнению с предприятиями традиционной энергетики. Опасность несут аварии атомного реактора и отходы ядерного топлива. Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксида серы, 0,05 т оксида углерода, а также в меньших количествах свинец, фосфор, марганец, мышьяк, пары ртути, фенол, формальдегид, бензол, аммиак и другие токсичные вещества. В выбросах предприятий цветной металлургии, кроме того, содержатся тяжелые металлы, такие как свинец, цинк, медь, алюминий, ртуть, кадмий, молибден, никель, хром и др. Химическая промышленность. Выбросы химической промышленности характеризуются значительным разнообразием, высокой концентрированностью и токсичностью. Они содержат оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическую пыль и т.д. Автотранспорт. В настоящее время в мире эксплуатируется несколько сот миллионов автомобилей. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания содержат огромное количество токсичных соединений: альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (из этилированного бензина). В настоящее время в крупных городах России выбросы от автотранспорта превосходят выбросы от стационарных источников (предприятий промышленности). 126 Сельское хозяйство. Сельскохозяйственное производство приводит к загрязнению атмосферного воздуха пылью (при механической обработке почв), метаном (домашние животные), сероводородом и аммиаком (промышленные комплексы по производству мяса), пестицидами (при их распылении) и т.д. Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработке минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах и т.д. Воздействие загрязнения воздуха на организм человека. Физиологическое воздействие на человеческий организм загрязнителей атмосферного воздуха различно. Оксид углерода (угарного газа) прочно соединяется с гемоглобином крови, что препятствует нормальному снабжению органов и тканей кислородом, в результате ослабляются процессы мыслительной деятельности, замедляются рефлексы, возникает сонливость, возможны потери сознания и смерть от удушья. Диоксид кремния (SiO 2 ), содержащийся в пыли, вызывает тяжелое заболевание легких - силикоз. Диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань. Оксиды азота раздражают и разъедают слизистые оболочки глаз и легких, увеличивают восприимчивость к инфекционным заболеваниям, вызывают бронхит и пневмонию. Если в воздухе содержатся совместно оксиды азота и диоксид серы, то возникает эффект синергизма, т.е. усиление токсичности всей газообразной смеси. Частицы размером менее 5 мкм способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки. Незначительные по объему выбросы веществ, таких как бензапирен, соединения свинца, кадмия, ртути, мышьяка, кобальта, фосфора и др., могут оказывать воздействие, растянутое во времени. Они обладают канцерогенным действием, вызывают дефекты у новорожденных, снижают иммунитет, угнетают кроветворную и нервную системы и т.д. Защита атмосферы. В целях зашиты атмосферы от загрязнения применяют следующие экозащитные мероприятия. 1. Экологизация технологических процессов. 2. Очистка газовых выбросов от вредных примесей. 3. Рассеивание газовых выбросов в атмосфере. 4. Соблюдение нормативов допустимых выбросов вредных веществ. 5. Устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др. Экологизация технологических процессов - это в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Кроме того, необходима предварительная очистка топлива или замена его более экологичными видами, применение гидрообеспыливаиия. рециркуляция газов, перевод различных агрегатов на электроэнергию и др. Актуальнейшая задача современности - снижение загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автомобилей. В настоящее время ведется активный поиск альтернативного, более «экологически чистого» топлива, чем бензин. Продолжаются разработки двигателей автомобилей, работающих на электроэнергии, солнечной энергии, спирте, водороде и др. Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Нынешний уровень технологий не позволяет добиться полного предотвращения поступления вредных примесей в атмосферу с газовыми выбросами. Поэтому повсеместно используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO, 127 NO 2 , SO 2 , SO3 и др.). Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки: сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры), мокрые пылеуловители (скрубберы и др.), фильтры, электрофильтры: каталитические, абсорбционные, адсорбционные и другие методы для очистки газов от токсичных газо- и парообразных примесей. Рассеивание газовых примесей в атмосфере - это снижение их опасных концентраций до уровня, соответствующего ПДК, путем рассеивания пылегазовых выбросов с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. К сожалению, этот метод позволяет снизить локальное загрязнение, но при этом проявляется региональное. Устройство санитарно-защитных зон и архитектурно-планировочные мероприятия. Санитарно-защитная зона (СЗЗ) - это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для зашиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина этих зон составляет от 50 до 1000 м в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделяемых в атмосферу веществ. Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами ит.д. ОХРАНА ГИДРОСФЕРЫ Загрязнение гидросферы. Антропогенное воздействие на гидросферу проявляется в загрязнении и истощении вод. Загрязнение вод - привнесение или возникновение в них новых (обычно не характерных для них) вредных химических, физических, биологических агентов. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Загрязнение вод может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным). Естественное загрязнение вод вызвано природными процессами. Например, загрязнение вод в результате извержения вулканов, водной и ветровой эрозии, абразии (разрушения) берегов, засоление пресных вод солеными. Антропогенное загрязнение связано с поступлением загрязняющих веществ в гидросферу в результате деятельности человека. Наиболее распространено химическое и биологическое загрязнения, в меньшей степени радиоактивное, механическое и тепловое. Химическое загрязнение - загрязнение вод неорганическими и органическими веществами. Из органических загрязнителей наиболее распространены нефть и нефтепродукты, СПАВ, фенолы, пестициды и др., из неорганических - кислоты, щелочи, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и др.). Химическое загрязнение наиболее распространенное, стойкое и далеко 128 распространяющееся загрязнение гидросферы. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в грунтовые воды вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т.д. Однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Биологическое загрязнение - загрязнение вод патогенными микроорганизмами бактериями, вирусами, простейшими, грибами, мелкими водорослями и др. Радиоактивное загрязнение - загрязнение вод радионуклидами. Оно опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ, особенно «долгоживущих» и подвижных в воде радиоактивных элементов (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радионуклиды попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные воды - в результате просачивания вглубь земли вместе с атмосферными водами или в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами. Механическое загрязнение - загрязнение вод механическими примесями - твердыми частицами (песок, ил, шлам и др.). Свойственно в основном поверхностным водам. При этом наиболее значительно ухудшаются органолептические показатели воды. Тепловое загрязнение - это повышение температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами (тепловых и атомных электростанций). При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава вод, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов - сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды вследствие ускоренного развития фитопланктона. Источники загрязнения гидросферы. Основными антропогенными источниками загрязнения поверхностных вод являются сбросы в водоемы неочищенных сточных вод; смыв пестицидов, минеральных и органических удобрений; газодымовые выбросы; утечки нефти и нефтепродуктов. Сбросы в водоемы неочищенных сточных вод оказывают наибольший вклад в загрязнение гидросферы. Сточные воды классифицируются на промышленные, коммунально-бытовые, коллекторно-дренажные и др. Промышленные сточные воды в зависимости от специфики отраслей промышленности содержат нефтепродукты, фенолы, СПАВ, сульфаты, фториды, цианиды, тяжелые металлы и т.д. Смыв пестицидов, минеральных и органических удобрений. При неправильном хранении и внесении в почву пестицидов, минеральных и органических удобрений возможен смыв их ливневыми водами в водоемы и водотоки. Поступление в водоемы пестицидов ведет к болезням и гибели гидробионтов. Загрязнение вод биогенными элементами и органическими веществами приводит к эвтрофикации, цветению вод, «красным приливам». Газо-дымовые выбросы попадают в водные объекты в процессе механического оседания или с осадками. Они содержат твердые частицы, оксиды серы и азота, тяжелые металлы, углеводороды, альдегиды и др. Оксиды серы, оксиды азота, сероводород, хлороводород, взаимодействуя с атмосферной влагой, образуют кислоты и выпадают в виде кислотных дождей, закисляя водоемы. Утечки нефти и нефтепродуктов. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д. В подземные воды загрязняющие вещества могут проникать различными путями: при просачивании промышленных и коммунально-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных 129 скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д. Экологические последствия загрязнения пресноводных экосистем. Загрязнение пресноводных экосистем приводит к подавлению жизнедеятельности, плодовитости и гибели гидробионтов, нарушению пищевых связей, снижению устойчивости экосистем, эвтрофикации и т.д. Эвтрофикация (эвтрофирование) вод - повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др.) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Негативным последствием эвтрофикации является ухудшение физико-химических условий среды обитания рыб и других гидробионтов за счет массового развития фитопланктона, снижения содержания кислорода в воде, разложения отмерших организмов и токсичности продуктов их распада. Эвтрофикация может быть вызвана антропогенными и естественными причинами. Антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ - азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. Сроки проте- кания естественной эвтрофикации - столетия и тысячелетия, антропогенной - до нескольких десятилетий. Процессам антропогенной эвтрофикации подвержены многие крупные озера (Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др.), водохранилища, речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, помимо катастрофически быстро растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. На пресноводные экосистемы, помимо избытка биогенных веществ, негативное воздействие оказывают и другие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Например, загрязнение этими компонентами Байкала привело к обеднению гидробионтов, уменьшению биомассы зоопланктона, гибели значительной части численности популяции байкальской нерпы и др. Экологические последствия загрязнения морских экосистем. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м 3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Многие токсичные элементы и соединения (тяжелые металлы, пестициды, бенз(а)пирен и др.) аккумулируются в живых организмах с течением времени и по мере продвижения по цепям питания, в результате делая непригодными для промысла рыбу, птиц, морских млекопитающих. Для прибрежных зон океана характерно усиление таких процессов, как эвтрофикация, цветение вод, «красные приливы», микробиологическое загрязнение. Цветение вод - массовое развитие фитопланктона, вызывающее изменение окраски воды от зеленой и желто-бурой до красной. Оно обусловлено значительным поступлением в водоемы биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др.). «Красные приливы» - массовое развитие пирофитовых водорослей, связанное с чрезмерным сбросом в океан органических веществ. Они неоднократно наблюдались у берегов Флориды, Индии, Австралии, Японии, Черного моря и т.д. Экологические последствия истощения вод. Истощение вод - недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). Истощение подземных вод возникает в результате интенсивной добычи подземных вод в районах водозаборов, а также значительного водоотлива при строительстве шахт и 130 карьеров. Это нарушает естественно сложившуюся взаимосвязь поверхностных и подземных вод. Истощение подземных вод приводит к ухудшению речного стока, ис- сушению родников, ручьев и небольших рек, снижению уровня подземных вод, иссушению и опустыниванию территорий, гибели растительности. Истощение поверхностных вод возникает в результате безвозвратного изъятия вод рек и других водных объектов на орошение, промышленное производство, коммунально-бытовые нужды и т.д. Это приводит к снижению поверхностного стока, истощению малых рек и озер, регрессии морей, дефициту пресной воды. На территории России поверхностный сток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90% выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внутреннего стока (Каспийское и Азовское море), где проживает свыше 65% населения России, приходится менее 8% общего годового стока. В этих районах проблема истощения поверхностных вод проявляется наиболее остро. В связи с этим периодически рассматриваются предложения по переброске вод северных рек на юг. Однако этот проект чрезвычайно дорогостоящ и имеет трудно прогнозируемые экологические последствия. Малые реки (реки длиной менее 100 км) и озера в наибольшей степени подвержены истощению (а нередко и исчезновению), обмелению и загрязнению. Сток многих малых рек, особенно на европейской части России, снизился более чем наполовину, качество воды неудовлетворительное. Многие из них полностью прекратили свое существование. Изъятие на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в водоемы рек может привести к их истощению. Примером может служить регрессия (отступление) Аральского моря. Его уровень с 60-х гг. XX в. катастрофически понижается в связи с недопустимым объемом забора воды из питающих Арал рек - Амударьи и Сырдарьи. Осушенное дно Аральского моря становится сегодня крупнейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых зарослей появляются бесплодные солончаки. Зашита гидросферы. Поверхностные воды защищают от засорения, загрязнения и истощения. Для защиты от засорения предотвращают попадание в поверхностные водоемы и реки различных твердых отходов и других предметов. Для защиты от истощения контролируют минимально допустимые стоки вод. Для защиты от загрязнения применяют следующие мероприятия. 1. Развитие безотходных и безводных технологий и оборотного водоснабжения. 2. Очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.). 3. Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение). 4. Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей. Безотходные и безводные технологии и оборотное водоснабжение. Главный загрязнитель поверхностных вод - сточные воды. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения сточными водами являются безводные и безотходные технологии. На начальном этапе создается оборотное водоснабжение. В его систему включают ряд очистных сооружений и установок, что создаст замкнутый цикл использования сточных вод, которые при таком способе все время находятся в обороте и не попадают в поверхностные водоемы. Очистка сточных вод. Существуют различные способы очистки сточных вод: механический, физико-химический, химический, биологический и термический. В зависимости от вида сточных вод их очистка может производиться каким-либо одним или комбинированными способами, с обработкой осадка (или избыточной биомассы) и 131 обеззараживанием сточных вод перед сбросом их в водоем. Механическая очистка основана на процеживании, отстаивании и фильтровании. При этом из сточных вод удаляются нерастворимые механические примеси: песок, глинистые частицы, окалина и др. Физико-химическая очистка предполагает коагуляцию, сорбцию, флотацию, экстракцию и другие методы. Из сточных вод удаляются тонко- дисперсные взвешенные частицы, минеральные и органические вещества. Химическая очистка основана на процессах нейтрализации, окисления, озонирования, хлорирования. Сточные воды очищаются от токсичных веществ и микроорганизмов. Биологическая (биохимическая) очистка основана на способности микроорганизмов использовать для своего питания многие органические и неорганические соединения из сточных вод (сероводород, аммиак, нитриты и т.д.). К термическим методам прибегают при очистке промышленных сточных вод, содержащих главным образом высокотоксичные органические компоненты, разрушающиеся при высоких температурах. При всех методах очистки сточных вод необходима обработка и утилизация образующихся шламов и осадков (особенно при очистке токсичных промстоков). С этой целью их складируют на специальных полигонах, обрабатывают в биологических сооружениях, перерабатывают с помощью растений (гиацинты, тростник и др.) или сжигают в специальных печах. Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение) осуществляется через систему поглощающих скважин. При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений. Агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия защищают поверхностные воды от загрязнения и засорения. Они предотвращают эвтрофикацию озер, водохранилищ и малых рек, возникновение эрозии, оползней, обрушение берегов, уменьшают загрязненный поверхностный сток. Водоохранные зоны защищают поверхностные воды от загрязнения, засорения и истощения. Они создаются на всех водных объектах. Их ширина на реках составляет от 0,1 до 1,5-2,0 км, включая пойму реки, террасы и береговой склон. В пределах этих зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение пестицидов и удобрений, строительные работы и др. Подземные воды также охраняют от загрязнения и истощения. Для зашиты от истощения применяют: ■ регулирование режима водозабора подземных вод; ■ рациональное размещение водозаборов по площади; ■ определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования; ■ введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин и др. Для зашиты подземных вод от загрязнения применяют две группы мероприятий: профилактические и специальные. Профилактические мероприятия направлены на предупреждение загрязнения. Они предусматривают устройство зон санитарной охраны (ЗСО) - территорий вокруг источников централизованного питьевого водоснабжения, создаваемых для исключения возможности загрязнения подземных вод. Специальные мероприятия направлены на локализацию или ликвидацию очага загрязнения. Они предусматривают изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (завесы, противофильтрационные стенки), а также на перехват 132 загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод. Основами водного законодательства запрещены проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию предприятий, нс обеспеченных водоочистными устройствами. Сброс отработанных вод допускается только с разрешения органов, контролирующих качество воды. |