124- Безопасность жизнедеятельности_Абрамов В.В_2013 -365с. Учебное пособие для вузов СанктПетербург 2013 2 В. В. Абрамов безопасность жизнедеятельности
 Скачать 3.07 Mb.
|
|
Раздел шестой ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 26. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ Официальная статистика утверждает, что в России 40 млн. человек живёт в экологически неблагоприятных условиях, 1 млн. – в условиях опасных загрязнений. 240 Экологическая безопасность выражается обеспечением защищенности жизненно важных интересов личности, общества, государства, природы, техники, информации от реальных и возможных опасностей, создаваемых антропогенным или естественным воздействием на окружающую среду. Глобальным объектом безопасности является биосфера (область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы), функционирование и сохранность которой только и делает возможным существование на Земле всех форм жизни, включая человека. Человеческое общество главным объектом и субъектом безопасности провозглашает человека – самое ценное и уязвимое, но наиболее опасное для самого себя и всего окружающего существо. Экологическая безопасность требует создания такого качества окружающей человека среды, в которой ни один составляющий её экологический фактор не является лимитирующим или летальным. Экологическая безопасность достигается совокупностью технических, экономических, правовых, оборонных, медицинских и др. мероприятий, исключающих и предупреждающих вредное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Чтобы обеспечить свое существование, человечество должно иметь пищу, воду, кров, одежду и т.д. Это с неизбежностью предполагает образование различного рода отходов, которые поступают в окружающую среду. Во избежание ненужного, и даже непоправимого ущерба, наносимого природной среде, такое воздействие на среду должно тщательно планироваться. При этом следует сочетать удовлетворение потребностей человека за счет природы с активной защитой природной среды от последствий человеческой деятельности. Как правило, эти цели не исключают друг друга, хотя в некоторых случаях приходится принимать компромиссные решения. Основные входные (вода, пища, топливо) и выходные (сточные воды, твердые отходы, загрязнители воздуха) потоки города с населением в 1 млн. человек (т/сутки): вода - 625 000; пища - 2000; уголь - 4000; нефть - 2800; природный газ 2700; топливо для автомобилей - 100; сточные воды - 500 000; твердые отходы - 2000; частицы - 150; диоксид серы - 150; оксид азота - 150; углеводороды - 1000; оксид углерода - 450. Таким образом, деятельность человека причиняет ущерб окружающей среде независимо от его добрых намерений и задача состоит в том, чтобы сделать последствия этой деятельности наименее пагубными. 27. ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ Огромное число вредных веществ находится в воздухе, которым мы 241 дышим. Это и твердые частицы, например частицы сажи, асбеста, и взвешенные жидкие капельки углеводородов и серной кислоты, и газы, такие, как оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы. Все эти загрязнения, находящиеся в воздухе, оказывают биологическое воздействие на организм человека: затрудняется дыхание, осложняется и может принять опасный характер течение сердечно-сосудистых заболеваний. Под действием одних содержащихся в воздухе загрязнителей (например, оксидов серы, азота и углерода) подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и металлы. Растения также чувствительны к загрязнению воздуха. Смог (от англ. smoke — дым и fog — туман), нарушающий нормальное состояние воздуха многих городов, возникает в результате реакции между содержащимися в воздухе выхлопными газами автомобилей углеводородами и оксидами азота. Приведённая ниже табл. 27.1 отражает нормальный состав атмосферы Земли. Таблица 27.1 Компоненты чистого сухого воздуха Компонент Содержание по объему, % Азот (N 2 ) Кислород (О 2 ) Аргон (Аr) Диоксид углерода (СО 2 ) Неон Озон (О 3 ) 78,08 20,94 0,93 0,03 Менее 0,002 Менее 0,00005 Земная атмосфера подразделяется на слои в соответствии с их температурой: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера. К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП * , ежегодно выделяется до 25 млрд. т, относят: оксиды углерода (СО и СО 2 ) — 8000 млн. т/год; диоксид серы и частицы пыли — 200 млн. т/год; углеводороды (С x Н y ) — 80 млн. т/год; оксиды азота (N x O y ) — 60 млн. т/год. * ЮНЕП — Программа ООН по окружающей среде Оксид серы IV (SO 2) и оксид серы VI (SO 3) . Выделяются в атмосферу в основном в результате работы теплоэлектростанций при сжигании бурого угля и мазута, а также серосодержащих нефтепродуктов и при получении многих металлов из сульфидных руд. При растворении в воде образуют кислотные дожди, которые губят растения, закисляют почву, увеличивают 242 кислотность озер. В Норвегии, например, в 80-е годы из-за кислотных дождей погибало много рыбы, в этом была и большая доля вины российских предприятий (в основном комбината «Североникель», расположенного на Кольском полуострове). Большую озабоченность в России вызывает огромный трансграничный перенос серы с Запада, составляющий примерно 2 млн. т оксидов серы в год, так как воздушные массы с Запада в нашу страну в связи с розой ветров в 7- 10 раз превышают наши воздушные массы в Европу. Это в основном страны Восточной Европы и Украина, энергетика которых базируется на бурых углях. Россия входит в Конвенцию по SО 2 и участвует во всех процессах, способствующих снижению выбросов оксидов серы в атмосферу. В основном это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы – триоксид серы – серная кислота. Используя оксиды серы как вторичное сырье, человечество для производства такого необходимого ему во многих отраслях промышленности продукта, как серная кислота, перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы. Разработано большое число методов для улавливания диоксида серы из отходящих дымовых газов. Весьма привлекательными оказались скрубберные установки, дающие отходы в виде продуктов, имеющих спрос на рынке: один из таких скрубберов производит серу высокой чистоты, другой — разбавленную серную кислоту. Оксиды азота (N x O y ). В природе оксиды азота образуются главным образом при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительных количествах оксиды азота выделяют теплоэлектростанции и двигатели внутреннего сгорания. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты — еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу. Загрязняют атмосферу: N 2 О (NNО) — (веселящий газ), обладает наркотическими свойствами; NO — оксид азота (II), действует на нервную систему человека, вызывает паралич и судороги, связывает гемоглобин крови и вызывает кислородное голодание; NО 2 (N 2 О 4 ) — оксиды азота (V), при взаимодействии с водой образуют азотную кислоту. Вызывают поражение дыхательных путей и отек легких. Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога. К фотохимическим процессам относится процесс образования пероксиацетилнитрата (C 2 H 3 O 5 N) на ярком солнечном свету из фрагментов несгоревшего углеводородного топлива, кислорода и диоксида азота. При 243 концентрациях пероксиацетилнитрата 0,1-0,5 мг/м 3 он может вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений, что наиболее характерно для южных солнечных городов. Уровни фотохимического загрязнения воздуха в городах тесно связаны с режимом движения автотранспорта. В период высокой интенсивности движения утром и вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов азота и углеводородов. Наблюдается большее количество заболеваний верхних дыхательных путей у населения, подвергавшегося воздействию высоких уровней оксидов азота, по сравнению с группой людей, которые находились в условиях меньшей концентрации N x O y . Люди с хроническими заболеваниями дыхательных путей (эмфизема легких, астма), а также страдающие сердечно- сосудистыми заболеваниями, более чувствительны к прямым воздействиям оксидов азота. Оксид углерода (II), угарный газ (СО). Концентрация угарного газа в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его. Естественным путём образуется 90% атмосферного угарного газа, а в результате деятельности человека – 10%. Самый крупный источник оксида углерода в городах — автотранспорт. В большинстве городов 55 - 60% всего угарного газа антропогенного происхождения попадает в воздух вследствие неполного окисления углерода в моторном топливе. Другой источник оксида углерода — табачный дым, с которым сталкиваются не только курильщики, но и их ближайшее окружение. Доказано, что курильщик поглощает вдвое больше оксида углерода по сравнению с некурящим. Оксид углерода, поступающий в кровь, конкурирует с кислородом за молекулы гемоглобина. Оксид углерода соединяется с молекулами гемоглобина прочнее, чем кислород. Чем больше оксида углерода содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним и тем меньше кислорода достигает клеток. По этой причине оксид углерода при повышенных концентрациях представляет собой смертельно опасный яд. Для уменьшения выбросов угарного газа выхлопные газы доокисляются воздухом в присутствии катализатора (Pt/Pd — платина-палладиевый катализатор). В Москве, например, по решению мэрии не оформляют покупку автомобилей иностранных марок до 1985 г. выпуска, т.е. без установленных каталитических дожигателей на выхлопные газы. Эффективность каталитических преобразователей со временем уменьшается и необходимо регулярно осуществлять повторные проверки выхлопных газов автомобилей на содержание СО. Борьба за качество воздуха во всех странах продолжается, поскольку пробег автомобилей непрерывно растет. Этот неограниченный рост можно было бы сократить как за счет создания новых видов и систем общественного транспорта, так и перехода на автомобили с 244 двигателями, работающими на водороде, или с электродвигателями. Оксид углерода (IV), углекислый газ (СО 2 ). Влияние углекислого газа связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение (ИК) в диапазоне длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в видимой области спектра (400 - 700 нм), в которой углекислый газ прозрачен (т.е. не поглощает видимый свет солнечного излучения). Нагретая поверхность земли испускает инфракрасные лучи, которые уже не могут уйти в космическое пространство, потому что их поглощают молекулы диоксида углерода. Таким образом, атмосфера нагревается; этот процесс называется парниковым эффектом. Проблема парникового эффекта состоит, в частности, в том, что если среднегодовая температура возрастет на 1°С, то в результате таяния ледников уровень Мирового океана поднимется на 1,5 м. Основной вклад в рост концентрации углекислого газа в атмосфере даёт сгорание горючего, сжигание которого из года в год растет быстрыми темпами. Так, с 1850 г. содержание СО 2 в атмосфере возросло с 0,027 до 0,033% в связи с интенсивной техногенной деятельностью; человечество сожгло в XX в. одних только ископаемых видов топлива столько, сколько за весь период своего существования до XX в. Известно также, что с 1990 по 2000 г. средняя температура на планете выросла на 0,6 градуса (ровно на такую же величину она поднялась за 100 предыдущих лет). Однако связывать наблюдающееся потепление климата с парниковым эффектом со 100%-ной уверенностью пока ещё нет достаточно корректных научных оснований. Тем не менее, рядом стран (кроме США) подписан так называемый Киотский протокол, который ограничивает странам-участникам этого соглашения выброс в атмосферу парниковых газов. В 2004 г. Россия присоединилась к этому международному соглашению. Углекислый газ при содержании его в воздухе, например, помещения, 5% может вызвать одышку и головную боль, а при 10%-ной концентрации приводит к потере сознания и смерти от кислородного голодания. Механизм вывода углекислого газа из атмосферы сводится к поглощению его в результате фотосинтеза растений, а также связыванию его в океанских водах по реакции: СО 2 +Н 2 О+Са 2+ =СаСО 3 +2H + Кислород (О 2 ). Кислород на Земле создан самой жизнью. Примерно 2 млрд. лет назад содержание свободного кислорода в земной атмосфере начало возрастать практически с нуля. В небольших количествах он образовывался, когда молекулы воды, выделявшиеся из горных пород, распадались под действием солнечной радиации, а освобождавшиеся при этом атомы кислорода соединялись в молекулы. После того как из части атмосферного кислорода под действием жесткого солнечного ультрафиолетового излучения сформировался защитный озоновый слой, начали развиваться наземные растения и животные. С течением времени содержание кислорода в атмосфере значительно менялось, поскольку 245 менялись уровни его образования и использования. Главным продуцентом кислорода на Земле служат зеленые водоросли поверхности океана (60%) и тропические леса суши (30%). Тропические леса Амазонки называют легкими планеты Земля. Ранее в литературе высказывались опасения, что возможно уменьшение количества кислорода на Земле вследствие увеличения объема сжигаемого ископаемого топлива. Но расчеты показывают, что использование всех доступных человеку залежей угля, нефти и природного газа уменьшит содержание кислорода в воздухе не более чем на 0,15% (с 20,95 до 20,80%). Более существенная проблема — вырубка лесов, приводящая к возникновению кислородных «паразитов» — стран, которые живут за счет чужого кислорода. Например, США за счет своих растений имеет только 45% необходимого кислорода, Швейцария — 25%. Озон (О 3 ). Озон находится в верхних слоях стратосферы и в нижних слоях мезосферы. Он образует озоновый слой, толщина которого составляет примерно 20 км, а его середина располагается на высоте 25-30 км над поверхностью Земли. Озон образуется в результате протекания следующих фотохимических (с участием ультрафиолетового облучения) реакций: О 2 +hν (240 нм) = О+О, О 2 +О+М = О 3 +М, где М — различные составляющие атмосферы, например, кислород или азот. В свою очередь, поглощая солнечное ультрафиолетовое излучение и защищая Землю от его смертоносного действия, озон и атомарный кислород могут реагировать в кислородной атмосфере согласно реакциям: О 3 + hv (380 нм) = О 2 +О, О 3 +О = 2О 2 , О+О+М = О 2 +М. Эти реакции образуют так называемый цикл Чепмена. Озон поглощает УФ-лучи настолько эффективно, что излучение с λ около 250 нм при прохождении через озоновый слой ослабевает в 10 30 раз. Наиболее распространенной количественной оценкой состояния озона в атмосфере является толщина озонного слоя — это толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 до 5 относительных мм. Области с уменьшенным содержанием на 40 — 50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами». Около 90% озона находится в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения озонного слоя являются полеты космических кораблей и сверхзвуковых самолетов, а также извержения вулканов и другие природные явления. Разрушительное действие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон было открыто в 1974 г. американскими учеными — 246 специалистами в области химии атмосферы Ш. Роулендом и М. Молина (в 1996 г. за открытия в этой областиим присуждена Нобелевская премия). С тех пор не раз предпринимались попытки ограничить выбросХФУ в атмосферу, и, тем не менее, сейчас во всем мире ежегодно производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных разрушить озонный слой. ХФУ, часто встречающиеся в быту и в промышленном производстве, — это пропелленты в аэрозольных упаковках, хладоагенты (фреоны) в холодильниках и кондиционерах. Они применяются и при производстве вспененного полиуретана, и при чистке электронной техники. ХФУ — высокостабильные соединения и поскольку они не поглощают солнечное излучение с большой длиной волны, они не могут подвергнуться его воздействию в нижних слоях атмосферы а поднимаются вверх и коротковолновое излучение высвобождает из них атомы свободного хлора. Свободные атомы хлора в соответствии с циклом Чепмена затем вступают в реакцию с озоном: Cl+О 3 = С1О+О 2 , С1О+О = Cl+О 2 Таким образом, разложение ХФУ солнечным излучением создает каталитическую цепную реакцию, согласно которой один атом хлора способен разрушить до 100 000 молекул озона. Время жизни двух самых опасных фреонов — Ф-11 и Ф-12 — от 70 до 100 лет. Этого вполне достаточно, чтобы в ближайшее время ощутить на себе последствия сегодняшней экологической неграмотности. Если сохранятся современные темпы выброса ХФУ в атмосферу, то в ближайшие 70 лет количество стратосферного озона уменьшится на 90%. При этом весьма вероятно, что: рак кожи примет эпидемический характер (ожидается, что каждый процент сокращения озонного слоя повлечет за собой увеличение числа случаев заболевания раком кожи на 5 — 6%); резко сократится количество планктона в океане; исчезнут многие виды животных, например, ракообразные; УФ-излучение неблагоприятно скажется на сельскохозяйственных культурах. Пыль. Причины основных выбросов пыли в атмосферу — это пыльные бури, эрозия почв, вулканы, морские брызги. Около 15 — 20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере — дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности, производство цемента, строительство. Например, во Франции приблизительно 3% общего объёма производимого цемента выбрасывается в атмосферу. Пыль, осевшая в индустриальных городах, содержит 20% оксидов железа (Fе 2 О 3 ), 15% оксида кремния (SiO 2 ) и 5% сажи (С). Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, 247 молибдена, ванадия, сурьмы, теллура). Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение. Основные санитарные требования к качеству атмосферного воздуха. Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха является предельно допустимая концентрация (ПДК) токсичных веществ. При санитарной оценке качества атмосферного воздуха принято выражать содержание загрязняющих веществ в мг/м 3 воздуха. Это выражение концентрации применимо для любого агрегатного состояния примесей. За рубежом, например в США, часто пользуются другой концентрацией: млн. -1 = (объем загрязнений)/(10 6 объемов загрязненного воздуха) = 10 -4 % (объемных), мг/м 3 = (млн. -1 )·М/22,4 где М — молекулярная масса загрязнителя; 22,4 — объем в литрах 1 моля газа при 0°С и 760мм рт. ст. Основные организации, контролирующие выбросы предприятий в атмосферный воздух, — санитарно-эпидемиологические станции (СЭС); территориальные управления Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Государственная инспекция по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок. Для городов, например, с населением меньше 250 тыс. человек приняты следующие нормы фоновых концентраций основных токсикантов: SO 2 — 0,1 мг/м 3 СО — 1,5 мг/м 3 NO 2 — 0,03 мг/м 3 пыль — 0,2 мг/м 3 28. ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ Гидросферой называют водную оболочку Земли. Это совокупность океанов, морей, озер, прудов, болот и подземных вод. Гидросфера — самая тонкая оболочка нашей планеты, она составляет лишь 10 -3 %общей массы планеты. Общий объём гидросферы Земли примерно равен 800 млн. км 3 , причём, большая часть воды – 370 млн. км 3 – приходится на Мировой океан; 340 млн. км 3 - на долю «связанной» воды земной коры (включая воду живых организмов); приблизительно 13 тыс. км 3 воды в виде пара находится в атмосфере и немногим более 90 млн. км 3 составляют пресные воды суши. Роль воды во всех жизненных процессах общепризнанна. Без воды человек может жить не более 3 суток, за год он потребляет около 1 т воды. Растения содержат 90% воды. Сельское хозяйство является основным потребителем пресной воды. Вода идет на мелиорацию, обслуживание животноводческих комплексов. Так, необходимо воды для выращивания 1 т пшеницы — 1500 т 1 т риса — 7000 т 248 1 т хлопка — 10 000 т Вода необходима практически всем отраслям промышленности. Так, требуется воды на производство 1 т чугуна — 50 — 150 т 1 т пластмасс — 500 — 1000 т 1 т цемента — 4500 т 1 т бумаги — 100000 т На электростанциях мощностью 300 тыс. кВт расход воды составляет 300 млн. т/год. Все эти производства требуют только пресную воду. Расчеты показывают, что количество пресной воды составляет всего 2,5% всей воды на планете. Запасы пресной воды оцениваются в 90 млн. км 3 , причём распределены они крайне неравномерно: 72,2% — льды; 22,4% — грунтовые воды; 0,35% — атмосфера; 5,05% — устойчивый сток рек и вода озер. На долю воды, которую мы можем использовать, приходится всего 10 -2 % всей пресной воды на Земле. Хозяйственная деятельность человека привела к заметному сокращению количества воды в водоемах суши: мелеют водоемы, исчезают малые реки, высыхают колодцы, снижается уровень грунтовых вод. Сокращение уровня грунтовых вод уменьшает урожайность окрестных хозяйств. По количеству солей вода делится на: пресную (<1 г/л солей), засоленную (до 25 г/л солей) и соленую (> 25 г/л солей). В океане, например, — 35 г/л солей; в Балтийском море — 8-16 г/л; в Каспийском — 11-13 г/л; в Черном — 17-22 г/л. Деградация природных вод связана в первую очередь с увеличением содержания в них соли. Количество минеральных солей в водах постоянно растет, даже в такой большой водной системе, как бассейн реки Волги с ее притоками Камой и Окой. В ряде небольших рек, например, в Северном Донце, вода уже не пресная, а соленая. Средняя минерализация рек Украины составляет 2 - 3 г/л. В настоящее время многие реки Урала не могут быть использованы как источники водоснабжения. Так, в Каму поступают промышленные стоки с минерализацией 1,5 - 5,0 г/л. Основная причина засоленности вод — истребление лесов, распашка степей, выпас скота. Вода при этом не задерживается в почве, не увлажняет ее, не пополняет почвенные источники, а скатывается через реки в море. В качестве мер, принятых в последнее время для снижения засоленности рек, используется посадка лесов. Громаден объем сброса дренажных вод, достигающий 25 - 35 км 3 Системы орошения потребляют обычно 1 - 2 тыс. м 3 /га, их минерализация составляет до 20 г/л. Огромен вклад в минерализацию воды сбросы промышленных стоков. Объем промышленных стоков в России, например, в 1996 г. был равен стоку такой большой реки, как Кубань. Наблюдается постоянный рост водопотребления как на производственные, так и на бытовые нужды. В среднем в городах с 249 населением 1 млн. человек, по данным США, потребляется 200 л/сутки воды на человека. По другим городам (литр/сутки): Москва — 400 Лондон — 170 С.-Петербург — 500 Париж — 130 Берлин — 250 Брюссель — 85 Процессы, связанные с возвращением экосистемы к первоначальному состоянию, называются процессами самоочищения. К важнейшим из них относятся: осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей; окисление (минерализация) органических примесей; окисление минеральных примесей кислородом; нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости воды водоема; гидролиз солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых гидроксидов и выделению их из раствора и др. Основные характеристики сточных вод, влияющие на состояние водоемов: температура, минералогический состав примесей, содержание кислорода, водородный показатель рН (рН = -lgС Н + , где С Н + — концентрация ионов водорода Н + в исследуемой воде; в чистейшей воде С Н + = 10 -7 моль/л, следовательно, рН = 7), концентрация вредных примесей. Условия спуска сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». В зависимости от условий образования сточные воды делятся на три группы: бытовые сточные воды — стоки душевых, прачечных, бань, столовых, туалетов, от мытья полов и т.д. Их количество в среднем составляет 0,5 - 2 л/с. с 1 га жилой застройки города, они содержат примерно 58% органических и 42% минеральных веществ; атмосферные сточные воды, или ливневые, их сток неравномерен: 1 раз в год — 100 - 150 л/с. с 1 га; 1 раз в 10 лет — 200 - 300 л/с. с 1 га. Особенно опасны ливневые стоки на промышленных предприятиях. Из-за их неравномерности затруднены сбор и очистка этих стоков; промышленные сточные воды — жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке сырья. Самым важным условием, необходимым для того, чтобы биохимические процессы в водоеме протекали правильно и обеспечивали самоочищение воды, является наличие в ней растворенного кислорода. Если кислорода недостаточно, то высшие организмы погибают. Органические соединения вместо окисления подвергаются анаэробному разложению с выделением сероводорода, углекислого газа, метана и водорода, создающих вторичные загрязнения водоема. Главным критерием качества воды и атмосферы в нашей стране 250 являются предельно допустимые концентрации (ПДК). Но они установлены далеко не для всех веществ. Спуск в водоемы новых веществ, ПДК которых не определены, в нашей стране запрещен. Кроме того, часто используют значения ПДК не для сточных вод, а для водоема. Таким образом, появляется возможность достичь установленного ПДК простым разбавлением сточных вод, чем часто пользуются. Около половины сточных вод на Земле не подвергается специальной очистке перед сбросом в водоемы. Их обезвреживание заключается лишь в разбавлении чистой водой и самоочищении водоемов. Например, сточные воды заводов по производству полиэтилена и полистирола надо разбавлять в 30 раз; сточные воды от производства синтетического каучука — в 185 раз. В России ежегодно образуется около 21 км 3 сточных вод, из них 16 км 3 сливаются в Волгу или ее притоки. Выбросы меди, цинка, хрома превышают ПДК. Поэтому принято специальное постановление по защите окружающей среды в бассейнах Волги и Урала. В 90-х годах прошлого века в мире использовали 2 — 3 тыс. км 3 пресных вод, т.е. примерно 30% устойчивого мирового стока рек. Чтобы не погибнуть, чистить воду придется всем странам. Кроме того, пресная вода, удобная для использования, распределена крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения Земли, мировых запасов речных вод очень мало. Гидроресурсы нашей страны велики, однако 90% речного стока приходится на малонаселенные районы Севера и Востока (за Уралом у нас проживает 13 млн. граждан). На бассейны Каспийского и Азовского морей остаётся менее 8% общего годового речного стока России, проживает в этом регионе около 80% всего населения и сосредоточен основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал. Таким образом, влияние хозяйственной деятельности человека на кругооборот воды в природе привело к: сокращению количества воды в водоемах суши; росту водопотребления; исчерпанию самоочищающей способности водоемов; деградации природных вод. Выход из положения — создание замкнутых водооборотных систем. Для характеристики замкнутых водооборотных систем применяется критерий кратности использования воды в обороте: n = Q исп /Q з , где Q исп - общий объем воды, используемый предприятием (м 3 /ч; м 3 /т сырья или продукции); Q з - забор потребляемой свежей воды. Чем больше кратность использования, тем совершеннее схема водоснабжения. В США в 1995 г. среднее значение кратности равнялось 7,5. В России в 1995 г. критерий кратности использования воды по отраслям составлял: Нефтехимия — 7,00 251 Черная и цветная металлургия — 5,25 Пищевая промышленность — 3,00 Теплоэнергетика — 2,25 Производство стройматериалов — 1,60 Легкая промышленность — 1,30 В нашей стране планируется довести этот показатель в ближайшие годы до 7,00 в среднем по предприятиям, а в США — до 27. Основные положения создания водооборотных систем: 1. Разработка научно обоснованных требований к качеству воды, используемой во всех технологических процессах и операциях. В подавляющем большинстве случаев нет необходимости в использовании воды питьевого качества. 2. Максимальное внедрение систем воздушного охлаждения вместо водяного. Так, например, в результате внедрения установок воздушного охлаждения на предприятиях нефтепереработки (Омский нефтеперерабатывающий завод и др.) потребление воды в среднем сократилось на 110 - 160 млн. м 3 /год. 3. Размещение на промышленных площадях комплекса производств должно обеспечить возможность многократного (каскадного) использования воды в технологических процессах и операциях. 4. Использование воды для очистки газов от водорастворимых соединений целесообразно только тогда, когда из газов извлекают, а затем утилизируют ценные компоненты. 5. Применение воды для очистки газов от твердых частиц допустимо только в замкнутом цикле. 29. ОХРАНА ЛИТОСФЕРЫ Общая площадь суши Земли составляет 149,1 млн. км 2 , из них пригодны для обитания людей 133 млн. км 2 Основные виды загрязнения литосферы – твёрдые бытовые и промышленные отходы. На одного жителя в городе в среднем приходится в год примерно 1 т твёрдых отходов, причём эта цифра ежегодно увеличивается. Твёрдые бытовые отходы. Во многих городах действуют заводы по переработке бытовых отходов, причём полная переработка мусора позволяет городу с населением в 1 млн. человек получать в год до 1500 т металла и почти 45 тыс. т компоста. Правильно организованная технологическая свалка — это такое складирование твердых бытовых отходов, которое предусматривает постоянную, хотя и очень долговременную, переработку отходов при участии кислорода воздуха и микроорганизмов. На заводе по сжиганию бытовых отходов наряду с обезвреживанием 252 происходит максимальное уменьшение их объема (до 90% исходного). Однако необходимо учитывать, что сами мусоросжигающие заводы могут загрязнять окружающую среду, поэтому при их проектировании обязательно предусматривается очистка выбросов. Производительность таких заводов по сжигаемым отходам приблизительно 720 т/сутки при круглогодичном и круглосуточном режимах работы. В Японии, стране высокой бытовой культуры, налажен сбор в специальные контейнеры отходов полиэтилена, которые затем прессуются и из них создаются острова в Тихом океане для захоронения неутилизируемых в настоящее время отходов (например, ядерных отходов). Во многих странах Европы вблизи больших магазинов установлены контейнеры для стеклянных банок и бутылок разного цвета. Специалисты подсчитали, что на собранном таким образом сырье в городе с населением 0,5 - 1 млн. человек может в течение года работать стекольный завод. Твердые промышленные отходы и их переработка.В результате промышленной деятельности человека происходит загрязнение почвы, что приводит к выводу из строя земель, пригодных для сельского хозяйства. Основные виды промышленных отходов — шлаки тепловых электростанций и металлургических заводов, породные отвалы горнодобывающих предприятий и горно-обогатительных комбинатов, строительный мусор и т.д. В особую группу выделяют загрязнение почвы нефтепродуктами и другими химическими веществами, которые пагубно воздействуют на почвенные микроорганизмы и корневую систему растений. Объем извлекаемой из недр горной массы в России составляет свыше 15 млрд. т/год. В хозяйственный оборот вовлекается около трети всего минерального сырья, а на производство готовой продукции расходуется менее 7% добытых полезных ископаемых. Очевидно, что нельзя без конца наращивать и без того колоссальные потоки отходов и попутных продуктов. В железосодержащих шламах агломерационных фабрик черной металлургии, например, содержится больше железа, чем в добываемой руде. Промышленность стройматериалов и стройиндустрия добывают и потребляют ежегодно 3,5 млрд. т нерудного сырья, большая часть которого может быть заменена отходами. Хозяйство нашей страны несет также огромные потери, связанные со складированием отходов. В результате только на транспортировку отходов и содержание отвалов расходуются огромные средства. В России разработана программа, в которой предусматривается в целях комплексной переработки природных ресурсов и сырья переход на безотходные и малоотходные производства. При этом обеспечиваются независимость экологической экспертизы и создание кадастра вторичных ресурсов для учета вторичного сырья. Однако этот процесс сильно затягивается, что усугубляет положение с охраной литосферы. 253 В заключение имеет смысл обратить внимание, по крайней мере, читателей на ещё одно обстоятельство, которое ускользает от строгого внимания как горожан, так и городских властей – фекалии выгуливаемых домашних животных. В Москве 1 млн. собак создают в год 280 тыс. фекалий. 30. ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ В процессе питания удовлетворяется одна из важнейших физиологических потребностей человеческого организма, обеспечивающая его формирование, функционирование, устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды. Пища человека может быть подразделена на четыре группы. Первая группа – грудное молоко. Человек – млекопитающее, и для его нормального развития в очень важный и ответственный период младенчества природа предусмотрела питание молоком матери. Ко второй группе относится вода – основное составляющее тканей и органов. Вода имеет исключительное значение для здоровья взрослого человека. Третья группа – макронутриенты, то есть питательные вещества, которые человек употребляет в относительно больших количествах. Это главный источник энергии для деятельности человека. И, наконец, четвёртая группа – микронутриенты или вещества употребляемые в малых количествах, – витамины, микроэлементы, биологически активные вещества. Пищевые продукты должно отвечать определенным требованиям: 1. быть полноценными и содержать в своем составе, прежде всего, необходимые организму незаменимые компоненты (не синтезируемые в организме аминокислоты, витамины, минеральные элементы и др.) в оптимальных количествах и соотношениях; 2. все химические компоненты продуктов питания должны соответствовать ферментным системам организма, обеспечивающим их полноценную утилизацию; 3. быть доброкачественными, не содержать возбудителей инфекционных, вирусных или паразитарных болезней, а также токсинов микробного и немикробного происхождения в концентрациях, превышающих гигиенические регламенты; 4. иметь хорошие органолептические показатели (цвет, запах, консистенция, вкус, температура, внешний вид и др.); 5. обладать хорошей перевариваемостью и усвояемостью. В условиях высокой техногенной нагрузки на окружающую среду происходит загрязнение поступающей в пищу продукции земледелия, скотоводства и рыболовства. Пищевые продукты загрязняются пестицидами, компонентами удобрений, кормовыми животноводческими добавками, ветеринарными препаратами, растворителями, микотоксинами, тяжелыми металлами, техническими химикатами, ингредиентами упаковочных материалов. Сельскохозяйственная продукция, выращенная на полях с интенсивным использованием азотных удобрений, содержит высокое 254 количество нитратов, которые вызывают у детей метгемоглобанемию. Продукты питания могут оказаться загрязненными и радиоактивными изотопами: стронцием-90, цезием-137. Широко известны случаи возникновения серьезных эндокринных заболеваний у детей, употреблявших мясо бройлеров, в пищу которых добавлялись гормоны. При несоблюдении санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемических норм и правил пища может стать причиной различных заболеваний микробной и немикробной этиологии. Болезни, в механизме передачи которых принимает участие пища, могут вызываться бактериями, вирусами, простейшими гельминтами и микроскопическими грибами, а также ядовитыми примесями различного происхождения. В продукты питания в процессе их приготовления целенаправленно вводят пищевые добавки для улучшения их пищевых качеств и внешнего вида, увеличения сроков хранения, или совершенствования технологии производства. Допустимое содержание пищевых добавок в рамках Всемирной организации здравоохранения устанавливает комиссия «Codex Alimentarius». Несмотря на то, что пищевые добавки с индексом «Е» используются в большинстве стран Европы и мира, некоторые из них опасны и запрещены, хотя согласно данным Продовольственной комиссии ООН ряд западных фирм расширяют экспорт продуктов с такими добавками в так называемые «неэлитарные» страны. Запрещены в России: Е121, Е123, Е216, Е217, Е240, Е924a, Е924b. Опасны: Е102 – краситель, тартразин; Е110 – краситель, «Солнечный закат»; Е120 – краситель, кармин; Е124 – краситель, пунцовый 4R; Е129 – краситель, красный очаровательный АС; Е155 – краситель, коричневый НТ; Е201 – консервант, сорбат натрия; Е220 – консервант, диоксид серы; Е222 – консервант, гидросульфит натрия; Е223 – консервант, пиросульфит натрия; Е224 – консервант, пиросульфит калия; Е228 – консервант, бисульфит калия; Е233 – консервант, табендазол; Е242 – консервант, диметилдикарбонат; Е297 – консервант, фумаровая кислота; Е400 – стабилизатор, альгиновая кислота; Е401 – стабилизатор, альгинат натрия; Е402 – стабилизатор, альгинат калия; Е403 – стабилизатор, альгинат аммония; Е404 – стабилизатор, альгинат кальция; Е405 – стабилизатор, пропиленгликольальгинат; 255 Е501 – регулятор кислотности (разрыхлитель), карбонаты калия; Е503 – регулятор кислотности (разрыхлитель), карбонаты аммония; Е510 – регулятор кислотности (разрыхлитель), хлорид аммония; Е513 – регулятор кислотности (разрыхлитель), серная кислота; Е527 – регулятор кислотности (разрыхлитель), раствор аммиака; Е636 – усилитель вкуса (аромата), мальтол; Е637 – усилитель вкуса (аромата), этилмальтол. Канцерогенны: Е131 – краситель, синий патентованный V; Е142 – краситель, зелёный S; Е210– консервант, бензойная кислота; Е211 – консервант, бензоат натрия; Е212 – консервант, бензоат калия; Е213 – консервант, бензоат кальция; Е230 – консервант, дифенил; Е249 – консервант, нитрит калия; Е252 – консервант, нитрат калия; Е280 – консервант, пропионовая кислота; Е281 – консервант, пропионат натрия; Е282 – консервант, пропионат кальция; Е283 – консервант, пропионат калия; Е330 – антиокислитель, лимонная кислота. Из генетически модифицированных продуктов разрешены в России только модифицированный крахмал и модифицированная соя. 31. ПИТЬЕВАЯ ВОДА Физиологическая потребность человека в воде при отсутствии физических нагрузок в регионах с умеренным климатом составляет 2,5 - 3,0 л/сут. При физических нагрузках эта потребность возрастает до 8 - 10 л/сут. Вода хорошего качества требуется для производства и обработки пищевых продуктов и напитков, изготовления лекарственных средств, личной гигиены. В исследованиях по экологии человека проблемы обеспечения населения доброкачественной водой и в достаточных количествах рассматриваются в различных аспектах. 1. Характеристика запасов воды и источников водоснабжения, особенно в регионах, где отсутствует централизованный водопровод (поверхностные, подземные). 2. Качество воды, обусловленное природными условиями. Известно, что жесткие воды вызывают у людей мочекаменную и желчнокаменную болезни; в районах с ультрапресными водами чаще регистрируются сердечно-сосудистые заболевания. 3. Качество воды, обусловленное антропогенными факторами. 256 Загрязнение (промышленное, сельскохозяйственное, коммунально- бытовое) приводит к существенному ухудшению ее качества и может оказывать весьма интенсивное вредное воздействие на жизнедеятельность населения, вызывать заболевания, связанные с поступлением в организм химических веществ, обладающих токсическим, аллергенным, мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим действием. С другой стороны, определенные антропоэкологические проблемы возникают и в связи с очисткой воды на водопроводных станциях. Хлорорганические соединения, образующиеся при хлорировании воды, богатой органическими веществами, по мнению специалистов, являются мощными канцерогенами. При хлорировании водопроводной воды содержащиеся в ней лямблии погибают. Однако их цисты могут сохранять свою жизнеспособность и при попадании внутрь человека превращаются во взрослых лямблий, которые паразитируют в желудочно-кишечном тракте, вызывая воспалительные процессы, главным образом, в тонком кишечнике и желчном пузыре. Это вызывает нарушение всасывания витаминов и питательных веществ, способствует возникновению поносов, дискинезий желчного пузыря и желчевыводящих путей, нарушению функций поджелудочной железы. Продукты обмена лямблий обусловливают развитие аллергических реакций – крапивницы, кожного зуда, экземы, бронхиальной астмы, эозинофилии и др. Появилась опасность радиационного заражения воды продуктами радиоактивного распада. Эта опасность возникла в связи с бесконтрольным использованием при изготовлении водопроводных труб переплавленных стальных конструкций, побывавших в зоне радиоактивного облучения, в том числе чернобыльского лома. В зоне отчуждения Чернобыльской АЭС сосредоточено около 1 млн. тонн металлоконструкций, примерно такой же объём радиоактивного металла уже вовлечен в хозяйственный оборот украинскими металлургами. 4. Возможность самоочищения воды, которое может заметно улучшить ее качество или даже полностью ее очистить, если величина загрязняющих стоков не превышает возможности потенциала самоочищения. 5. Ситуации, в которых конкретный химический состав воды может повлиять на появление у людей ряда заболеваний, получивших название биогеохимических эндемий. Так, недостаток фтора в питьевой воде может вызвать кариес зубов, а избыток этого микроэлемента приводит к возникновению флюороза. 6. Вода может быть источником заражения инфекционными заболеваниями. Французский химик и микробиолог Луи Пастер говорил: «Человек выпивает 90% своих болезней». Кишечные 257 инфекции (холера, брюшной тиф, дизентерия и др.) передаются через воду, и водные вспышки этих заболеваний чаще всего носят массовый характер. Через воду могут передаваться также и некоторые природно- очаговые инфекции, например лептоспирозы. 7. Вода как среда обитания организмов - некоторые из которых служат, например, источниками тяжело протекающих биогельминтозов. 8. Проблемы размножения насекомых. Водоемы служат местами выплода кровососущих двукрылых насекомых, получивших название «гнус» (мошки, мокрецы, москиты и др.), которые не только раздражающе действуют на человека, но и служат переносчиками ряда тяжелых заболеваний - малярии, туляремии, лейшманиоза и др. В последнее время врачей стало беспокоить ограничение простой питьевой воды в рационе людей в индустриально развитых странах за счёт неограниченного потребления других напитков, главным образом, соков. В Англии, например, 70% дошкольников и 50% учащихся младших классов никогда не пьют воду, а, испытывая жажду, тянутся к соку. У таких детей появились одни и те же болезненные симптомы: отставание в росте, нервозность, расстройство желудка. |