Тема: Влияние объектов топливно-энергетического комплекса на окружающую среду

4. Загрязнение воды

5. Загрязнение почв

Заключение

Использованная литература

ВВЕДЕНИЕ

При оценке экологических следствий жизнедеятельности городского населения ученые вывели так называемый экологический эквивалент современного человека. Это территория с частично или полностью разрушенными экосистемами, требуемая для обеспечения одного горожанина необходимыми условиями существования, а также для удаления отходов его жизнедеятельности. Например, для стран Балтийского региона она составляет от 4 до 12 га на человека. Если перемножить только эти минимальные 4 га на численность всех городских жителей планеты, мы получим территорию, равную 170 млн. км 2 - больше всей поверхности суши!

Почему на фоне относительного благополучия и экономического процветания, на фоне впечатляющих успехов научно-технического прогресса 60-70-х годов прошлого века возникает вопрос об устойчивом развитии цивилизации?

Потому что ученые и исследователи поняли: человечество подошло к некоему критическому пределу, столкнувшись в своем развитии с внешними границами.

Правда, поначалу такого рода ограничения воспринимались в основном как ресурсные. Однако занимавшие наиболее последовательные позиции экологи пришли к выводу, что границы эти определяются не столько ресурсами недр или доступными источниками энергии, сколько потенциальными возможностями биосферы по нейтрализации растущего антропогенного давления. А последнее неизбежно связано с достижением такого критического момента, когда этот ее потенциал окажется исчерпанным, что мы, по сути, и переживаем в настоящий период времени.

При этом не справляющаяся с антропогенным прессом биосфера вступает в стадию своей деградации (поначалу, быть может, и обратимой), которая будет, очевидно, продолжаться до тех пор, пока не исчезнет самая ее причина - человеческая цивилизация, не сумевшая ввести свое развитие в приемлемое для окружающей среды русло. И все это может случиться намного раньше, чем разразится реальный кризис по какому-либо из жизненно важных для человечества ресурсов.

Человек в процессе своей хозяйственной деятельности постоянно подрывает сложившиеся природные взаимоотношения.

Глава 1. Классификация загрязняющих веществ и экологические нормативы

Промышленное загрязнение атмосферы, воды и почвы является главной причиной отрицательного влияния предприятий на окружающую среду.

Загрязняющие вещества различаются по степени опасности для здоровья человека. В нашей стране принята следующая классификация:

I класс - особо опасные вещества, например, ртуть, бенз(а)пирен, оксиды хрома;

II класс - опасные вещества, например, хлор, сероуглерод, сероводород, оксид кадмия;

III класс - мало опасные вещества, например, пыль, диоксид серы, цинк; IV класс - не опасные вещества, например, аммиак, оксиды углерода.

Вещества первого класса опасности в тысячи раз вреднее, чем вещества четвертого класса. В соответствии с учетом вредности определяются лимиты на разрешаемые выбросы в атмосферу, сбросы в водоемы и на рельеф местности, на размещение отходов, штрафы за их превышение, которые могут быть от 5 до 25 кратными.

С учетом степени опасности загрязняющих веществ для здоровья человека и состояния экосистем определяются экологические нормативы предельно допустимых нагрузок. Используются следующие нормативы.

ПДВ (предельно допустимый выброс)- это максимально возможная для данного источника за единицу времени масса выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Величина ПДВ зависит от местоположения источника по отношению к жилым районам, условий рассеивания, рельефа местности и т.д. Поэтому для одинаковых источников она может быть разной.

Единицей измерения ПДВ является масса загрязнителей в граммах, выбрасываемая за секунду, а если ПДВ для предприятия в целом, то в тоннах за год. Для предприятий нормы ПДВ пересматриваются не реже одного раза в 5 лет.

ПДЦ (предельно допустимая доза) - предельное количество вещества, попадание которого в организм не оказывает на него вредного действия. ПДД устанавливаются на отрезок времени (час, день, год) или единовременно (т.е. при разовом или постепенном поступлении и накоплении вещества в организме).

ПДК (предельно допустимая концентрация) - максимальная концентрация вещества в воде, почве, атмосфере, продуктах питания, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия. Применительно к атмосфере различают максимально разовую - ПДКм.р. в рабочей зоне - ПДКр.з. и среднесуточную - ПДКс.с.

Первая является основной характеристикой опасности тех веществ, которые оказывают раздражающее воздействие в течение первых 30 мин.; вторая - характеризует вредное воздействие веществ при их накоплении в организме человека и определяется как среднесуточное значение в среднем за год; третья - это концентрация вредных веществ в воздухе, не вызывающая у работающих по 8 часов 5 раз в неделю, заболеваний или отклонений в состоянии здоровья в течение трудовой деятельности и в отдаленной перспективе.

Например, установленные в РФ ПДКс.с. (в мг/м 3 ) для пыли (взвешенных частиц) составляет 0,15; для двуокиси серы - 0,05; для оксида углерода - 3; для двуокиси азота - 0,04. Те же данные для Японии и ФРГ: 0,1 и 0,15; 0,12 и 0,14; 12,5 и 14,0; 0,08 и 0,08.

ИЗА (индекс загрязнения атмосферного воздуха) - комплексный показатель загрязнения атмосферы, который рассчитывается по сумме пяти главных загрязняющих веществ при переводе абсолютных значений каждого в число ПДК.

ИЗA5 = (Ci /ПДК) m

где: ИЗА5 - индекс загрязнения атмосферы по 5 наиболее приоритетным веществам; Сi - фактическая концентрация i-ro вещества; m- показатель степени, учитывающий класс опасности вещества.

Например, ИЗА5 для г. Уфы в 1999 г был равен 2,3 и рассчитывался по следующим веществам: формальдегид, диоксиды азота и углерода, оксид азота, фенол. ИЗА позволяет отразить уровень загрязнения атмосферы в интегральном виде и проводить корректное сравнение разных регионов по этому показателю.

ПДС(предельно допустимый сброс) - масса веществ, которую можно сбросить в водоем в составе сточных вод за единицу времени при условии сохранения приемлемого качества воды. Нормы ПДС устанавливаются на основе ПДК в местах пользования с учетом ассимилирующей способности водного объекта в целях предупреждения загрязнения воды, охраны здоровья человека, растительного и животного мира. Принципы оценки ПДС для водных источников аналогичны принятым при нормировании выбросов в атмосферу.

ИЗВ (индекс загрязнения водных ресурсов). Он рассчитывается по формуле:

ИЗВ = I/6,

где I - отношение фактической концентрации вредных веществ, включая растворенный кислород и биохимическое поглощение кислорода (БПК5 ) к их ПДК;

6 - число вредных веществ с максимальной концентрацией, независимо от величины ПДК.

Например, в каком-то водоеме были определены среднеарифметические значения I следующих веществ с максимальной концентрацией: азот аммонийный -1,1; азот нитритный - 3,0; нефтепродукты - 2,0; фенолы - 3,0; растворенный кислород - 0,72; БПК5 - 2,0.

Тогда ИЗВ = (1,1 +3,0+2,0+3,0+0,72+2,0)/6 = 1,97

2. Характеристика наиболее опасных загрязняющих веществ

Диоксид серы - загрязнитель атмосферы, бесцветный газ с резким удушливым запахом, хорошо растворим в воде. Он образуется при сжигании ископаемого топлива на предприятиях топливно-энергетического комплекса (мазут, уголь) и в дизельных двигателях, а также при переработке нефти, при получении серной кислоты и др. Загрязнение атмосферы диоксидом серы вызывает кислотные дожди, от которых особенно страдает флора. При содержании его в воздухе 0,23-0,32 мг/м 3 хвойные массивы усыхают за 2-3 года.

Во всем мире идет поиск способов уменьшения выбросов диоксида серы в атмосферу. В Европе за последние 20 лет удалось сократить объем его выбросов с 65 до 40 млн. т в год, однако из-за увеличения выбросов Индией, Китаем и странами СНГ, в глобальном масштабе общее количество диоксида серы, поступающего в атмосферу, практически не уменьшилось. В РБ в 1997-1999 гг. выбросы диоксида серы составляли соответственно 252,5, 211,2 и 171,3 тыс. т. Снижение связано с переводом многих котельных и ТЭЦ с мазута на газ.

Диоксид углерода (углекислый газ) - продукт окисления соединений, содержащих углерод. Образуется при дыхании организмов и при сжигании углеродсодержащего топлива. Повышение его концентрации в атмосфере усиливает парниковый эффект. Экологический ущерб от 1 т. выброшенного диоксида углерода оценивается зарубежными специалистами в 10 долларов.

Моноксид углерода (угарный газ) - высокотоксичный газ, который образуется при сжигании топлива в условиях недостатка кислорода. Он образуется в двигателях внутреннего сгорания и является одним из опасных веществ, загрязняющих атмосферу в городе. Через некоторое время после попадания в воздух угарный газ естественным путем преобразуется в менее опасный диоксид углерода. При повышении его концентрации в воздухе свыше 14 мг/м 3 повышается вероятность развития инфаркта миокарда.

В РБ моноксид углерода входит в число основных загрязнителей атмосферы. В 1997-1999 гг. его выбросы составляли соответственно 563,1; 520,6; 605,1 тыс. т.

Оксиды азота. Из 6 известных соединений азота и кислорода, в качестве загрязнителей атмосферы значение имеют оксид и диоксид азота, которые образуются при сгорании топлива в промышленности и на транспорте. Соединяясь с тарами воды, они образуют азотистую и азотную кислоты. Последние составляют 1/3 кислотных компонентов в соответствующих дождях. При взаимодействии г углеводородами выхлопных газов оксиды азота образуют фотохимический туман - смог. При высоких концентрациях оксидов азота в атмосфере возможно отравление человека, сопровождающееся отеком легких, изъязвлением слизитых оболочек, головными болями, бессонницей. В РБ в 1997-1999 гг. выбросы оксида азота составляли соответственно 115,9; 119,1; 96 тыс. т.

Сероводород - весьма токсичный газ, присутствие которого легко определяется по характерному запаху тухлых яиц, проявляющемся уже при безопасном для человека содержании его в атмосфере (0,1 часть на 1 млн. частей). При высоких концентрациях, которые опасны для жизни, человек, напротив, перестает воспринимать его запах. Газ поражает нервную систему, глаза, а при содержании сероводорода 250-500 мл/м 3 наступает тяжелое отравление с параличом дыхания и отеком легких. Промышленные источники выделения сероводорода - коксохимия, производство искусственных волокон, газовые выделения угольных шахт, нефтепромыслов, процессы нефтепереработки.

Бенз(а)пирен - соединение из группы полициклических ароматических углеводородов, относится к супертоксикантам (т.е. сверхопасным загрязняющим веществам, Майстренко и др. 1996). Это широко распространенное канцерогенное вещество, присутствующее в газообразных отходах промышленности, выхлопах автомобилей, в табачном дыме, в продуктах сгорания и др. До 40% выбросов бенз(а)пирена приходится на черную металлургию, 26% - на бытовое отопление, 16% - на химическую промышленность. Бенз(а)пирен входит в число наиболее опасных загрязнителей всех крупных городов РБ.

Фенол - твердое вещество, представляющее собой бесцветные, розовеющие на воздухе кристаллы. Фенол - промежуточный продукт при производстве многих химических веществ (пестицидов, пластиков, красителей и др.). Вдыхание паров фенола ведет к воспалению слизистых оболочек, контакт с кожей вызывает ожоги, попадание в пищеварительный тракт поражает печень и почки. Фенол губителен для водных экосистем, так как уже при невысоких его концентрациях гибнут многие организмы планктона и бентоса, а у рыбы ухудшаются вкусовые качества. Смертельная разовая доза фенола для человека составляет 15 г.

В 1988 году в Республике Башкортостан имело место загрязнение большим количеством фенола водопровода в г. Уфе по вине предприятия "Химпром". Неоднократно это предприятие допускало залповые выбросы фенола и в последующие годы.

Формальдегид - химическое вещество, широко используемое в промышленности, например при производстве древесностружечных плит (ДСП), тканей (как отделочное средство) и ряда пластмасс. Формальдегид также применяется как дубитель и сильный консервант (для сохранения биологических материалов и бальзамирования трупов). Мировое производство формальдегида измеряется десятками миллионов тонн. В то же время формальдегид - один из опасных загрязнителей воды и атмосферы, вызывающий сильные аллергические реакции (слезотечение, кашель, спазмы бронхов). Предполагается канцерогенность формальдегида. В атмосферу он попадает при эмиссии из мебели, изготовленной из ДСП, содержится в выхлопных газах автомобилей, в сигаретном дыме.

Тяжелые металлы - металлы с удельным весом свыше 4,5 г/см 3. Среди них есть и жизненно необходимые для человека (цинк, железо, марганец, медь). По степени опасности для здоровья человека тяжелые металлы относятся к первым трем классам опасности:

I класс: кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк;

II класс: кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма;

III класс: ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций.

Тяжелые металлы попадают в окружающую среду со сточными водами, газообразными отходами промышленных предприятий и ТЭЦ, выхлопами автотранспорта, в результате чего содержание их в атмосфере города в 5-20 раз выше, чем в атмосфере над лесным массивом, удаленном от города. Загрязнение почв тяжелыми металлами происходит также при внесении фосфорных удобрений, в которых они содержатся как примеси. Тяжелые металлы могут подвергаться биологической концентрации, особенно в тканях рыб и грибов. Возможно повышенное содержание их в печени и почках домашних животных. Рассмотрим наиболее важные загрязняющие вещества этого класса.

Ртуть. Соединения ртути относятся к числу наиболее опасных веществ, загрязняющих атмосферу, воду, продукты питания. Металлическая ртуть мало опасна: угнетающее действие на организм оказывают ее пары. Сравнительно мало опасны и неорганические соединения ртути (соли), которые не летучи и потому могут нанести вред только при прямом попадании в организм с пищей. Главную опасность представляют ртутьсодержащие органические соединения, в особенности метилртуть. Известны трагические случаи массового отравления органическими соединениями ртути в Японии и Ираке.

Большое количество метилртути содержит рыба, вылавливаемая в южных реках, озерах и оросительных каналах, так как при выращивании хлопка широко используются препараты, содержащие ртуть, которые попадают в водоемы с дренажными водами. Рыбу, выловленную в южных водоемах, продают на рынках Уфы и других городов. Необходим строгий контроль содержания ртути в продуктах питания.

Свинец - широко используемый в промышленности один из наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Основной источник попадания свинца в организм человека - пища, причем особенно высоким содержанием свинца в промышленных районах отличаются печень и почки сельскохозяйственных животных. Его повышенное содержание может быть в вине, пресноводной рыбе, некоторых плодоовощных культурах. Вклад в загрязнение свинцом вносит транспорт, использующий этилированный бензин.

Свинцовые отравления встречаются крайне редко, хотя попадание свинца в организм может усиливать болезни внутренних органов. В случае отравления свинцом на деснах появляется хорошо различимая темная свинцовая кайма. Кадмий - тяжелый металл белого цвета. Попадание в организм даже малых доз кадмия оказывает сильное токсическое действие. Вдыхание кадмия с пылью на промышленных предприятиях вызывает у рабочих заболевание почек. Возможно, кадмий является канцерогенным веществом. В почву кадмий попадает с фосфорными удобрениями, в которых он содержится как примесь, а также при осаждении из загрязненной атмосферы. Кадмий концентрируется в печени и почках любых сельскохозяйственных животных. В 1 кг этих субпродуктов, полученных от животных, выращенных на территории промышленных районов РБ (т.е. вокруг промышленных городов в радиусе 50 км) может содержаться до 200 мг/кг кадмия. Т.е. человек весом 70 кг при потреблении 1 кг печени получит кадмий в количестве, превышающем ПДД в 3 раза. К сожалению, контроль содержания кадмия в мясопродуктах в РБ не проводится.

Опасные концентрации кадмия (до нескольких мг/кг) могут накапливаться в грибах. Значительное количество кадмия попадает в организм человека при курении (в почках и печени курящих содержится его в 2 раза больше, чем некурящих). Кадмий может попадать в организм человека с пищей при использовании керамической посуды, так как он содержится в красках и глазури, покрывающих поверхность керамики.

В настоящее время в ряде стран (например, в Швеции) введен запрет на любые формы использования кадмия в промышленности.

Диоксины - большая группа полихлорированных гетероциклических соединений, которые относятся к самым ядовитым веществам из известных на сегодняшний день, и рассматриваются как супертоксиканты. К этой же группе принадлежат еще два класса органических соединений - полихлорированные дибензофураны и бифенилы (токсичность последних заметно ниже).

Диоксины растворяются в органических веществах, обладают токсичным действием при очень низкой концентрации и химически очень устойчивы. Период их полураспада в почве составляет 10-20 лет.

Загрязнение диоксинами отмечено в РБ, основным их источником являются гербициды группы 2,4-Д, которые выпускаются предприятием "Химпром". Среда загрязняется также и в процессе производства препарата, поскольку на территории предприятия накапливается большое количество шлама, содержащего диоксины. Для выявления степени загрязненности ими в Башкортостане была разработана и реализована специальная республиканская программа "Диоксин". Основной вывод, который сделали ученые: уровень загрязнения диоксинами территории РБ не превышает среднеевропейский и не представляет непосредственной опасности для здоровья жителей республики. Основной источник попадания диоксинов в организм человека - продукты питания, в которые они поступают по трофическим цепям.

3. Загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферы относится к числу факторов, наиболее опасных для здоровья человека. В атмосферу попадают сотни веществ, которые отсутствуют в природе. Экологи насчитывают около 2000 загрязнителей атмосферы.

Смог - туманная завеса над промышленными предприятиями и городами, образованная из газообразных отходов, в первую очередь диоксида серы. Предпосылками для формирования смога является безветренная тихая погода, способствующая накоплению выхлопных газов транспорта и выбросов из невысоких труб.

В некоторых случаях из двух или нескольких относительно неопасных веществ, выброшенных в атмосферу, под влиянием солнечного света могут образоваться ядовитые соединения.

Если принять за единицу загрязненность воздуха над океаном, то над селами она выше в 10 раз, над небольшими городами - в 35, а над большими городами и промышленными объектами - в 150 раз. Толщина слоя загрязненного воздуха над городом составляет 1,5-2 км.

В таблице 1 приведены данные о вкладе ведущих отраслей промышленности и транспорта в загрязнение атмосферы в РБ. Главными вкладчиками в загрязнение атмосферы являются транспорт, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность, электроэнергетика, нефтедобывающая и химическая промышленность.

Вклад ведущих отраслей промышленности и транспорта в загрязнение атмосферы в РБ в 2000 г. (тыс.т в год)