Загрязнение окружающей среды, основные источники загрязнения

Фотохимический туман  представляет собой  многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят  озон, оксиды азота  и серы,  многочисленные органические соединения перекисной природы,  называемые в совокупности фотооксидантами.

Фотохимический смог возникает  в результате фотохимических  реакций при определенных условиях:  наличии в атмосфере высокой концентрации  оксидов азота,  углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации  и  безветрия  или очень слабого  обмена воздуха в приземном слое при мощной и в  течение не менее суток повышенной инверсии.  Устойчивая  безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации  реагирующих  веществ.         

 Такие условия  создаются  чаще  в июне-сентябре и реже зимой.   При продолжительной ясной погоде солнечная радиация  вызывает   расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.  Атомарный кислород с молекулярным   кислородом дают озон.  Казалось бы,  последний, окисляя оксид   азота, должен снова превращаться в  молекулярный  кислород, а оксид азота - в диоксид.  Но этого не происходит. Оксид азота   вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,  которые  при   этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул  и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида  азота расщепляются и дают дополнительные количества озона.

Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере  постепенно накапливается озон. Этот процесс в  ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию олефинами.  В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для  фотохимического тумана  оксиданты.  Последние являются источником так  называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.

Такие смоги - нередкое явление  над Лондоном,   Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы  и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм   человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских   жителей с ослабленным здоровьем.

2.4. Загрязнение  радиоактивными осадками. 

 

Радиоактивные осадки –  одно из наиболее опасных последствий  загрязнения атмосферы человеком. Они представляют собой пыль и  капельки атмосферной влаги, содержащей радиоактивные атомы. Такие атомы  образуются в ходе испытания ядерного оружия или аварии на атомной электростанции.

Самые тяжелые частички из пылевого радиоактивного облака оседают  на землю в первые часы или минуты после вызова. Более лёгкие задерживаются  в атмосфере на длительное время. Они могут переносится ветром на большие расстояния, иногда за десятки  тысяч километров. После долгого  путешествия в атмосфере радиоактивные  атомы, их ещё называют радионуклеотиды, возвращаются на поверхность земли вместе со снегом, дождём или туманом.

Радиоактивная пыль оседает  на почве, попадает в водоёмы, загрязняет жилые дома, предприятия, дороги. Она  попадает на поверхность растений, кожу животных и человека.

Радионуклеотиды, попавшие на кожу человека, можно смыть водой, однако они проникают внутрь организма вместе с водой, которую мы пьем, воздухом, которым мы дышим, пищей, которую мы едим. Радиоактивные атомы излучают большое количество энергии в виде электромагнитных волн и заряженных частиц. Радиация разрушает живые клетки, и прежде всего их генетический аппарат, ослабляя защиту организма от различных болезней.

Радиоактивные осадки, как  и другие виды загрязнений, вызванных  деятельностью человека, стали в  настоящее время нежелательной  реальностью для многих жителей  России. Знание проблем, порождаемых  радиоактивными осадками, позволяет  повысить экологическую безопасность населения. Особенно это важно в  районах, пострадавших от аварии на чернобыльской  атомной станции, и в других районах  нашей страны с большим радиоактивным  загрязнением.

2.5. Биологическое  загрязнение или «Долина Смерти»  

 

Учёным хорошо известна так  называемая  Долина Смерти, расположенная на Камчатке у подножья вулкана Кихпиныч. В 1975 году зоолог В. Каляев и вулканолог В. Леонов впервые обнаружили здесь случаи массовой гибели птиц и зверей. В ручье с мрачным названием Гибельный они заметили необычные крупные валуны серо-желтого цвета, похожие на спящих медведей. Подойдя поближе, они поняли, что не ошиблись, это действительно были медведи, только не спящие, а мёртвые. Их шерсть была покрыта небольшим налётом серы.

Последовавшие за этим случаем  исследования вулканологов показали, что при отсутствии ветра часть  долины заполняется смесью вулканических  газов, состоящей главным образом  из сероводорода и углекислого газа. В это время на расстоянии более 1 метра над поверхностью земли  почти полностью отсутствует  кислород. Образуется своеобразная газовая  западня, попав в которую животные погибают.

Сотрудниками Кроноцкого заповедника ведутся регулярные наблюдения за Долиной Смерти. Уже отмечено исчезновение около 25 видов различных животных. Среди них медведи, рассохами, лисицы, зайцы, пищухи, горностаи, соболи, белоплечие орланы, вороны, куропатки, кулики, пуночки и ряд других животных.

Учёные не просто ведут  наблюдения. Периодически осматривая участки ручья, они удаляют погибших животных. Делается это не только для  их исследования. Трупы животных привлекают хищников и падальщиков, и в результате цепочка жертв может увеличится. Сами сотрудники заповедника работают с использованием обязательных мер химической защиты.

 

3. Загрязнение  вод.

Всякий водоем  или водный источник связан с окружающей его   внешней средой.  На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока,  разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное   строительство, транспорт,  хозяйственная и бытовая деятельность человека.  Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду,  классифицируют  по  разному,  в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

Химическое загрязнение  представляет собой изменение  естественных   химических  свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли,  кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические  остатки,  поверхностно-активные  вещества, пестициды).

3.1. Неорганическое  загрязнение водоёмов. 

 

Водоёмы загрязняются сточными водами промышленных и коммунальных предприятий, при заготовке, обработке  и сплаве лесоматериалов, водами шахт, рудников, нефтепромыслов, выбросами  водного, железнодорожного и автомобильного транспорта.

Широкое применение синтетических  моющих средств  в быту и промышленности приводит к увеличению их концентрации в сточных водах. При концентрации 1 мг/л погибают мелкие планктонные организмы, такие как водоросли, дафнии, коловратки. При концентрации 5 мг/л гибнет рыба. Синтетические моющие средства практически не удаляются очистными сооружениями, поэтому они довольно часто попадают в водоёмы, а оттуда – в водопроводную воду.

Основными неорганическими  (минеральными)   загрязнителями  пресных и  морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды.  Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном,  а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический  эффект  некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен     в таблице 3.1.

Кроме перечисленных в  таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных  стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0  или выше 8,0 ,  тогда как рыба в пресной  и  морской  воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5.  

 

Таблица 3.1. 

 

Вещество	Планктон	Ракообразные	Моллюски	Рыбы
1. Медь	+++	+++	+++	+++
2. Цинк	+	++	++	++
3. Свинец	-	+	+	+++
4. Ртуть	++++	+++	+++	+++
5. Кадмий	-	++	++	++++
6. Хлор	-	+++	++	+++
7. Роданид	-	++	+	++++
8. Цианид	-	+++	++	++++
9. Фтор	-	-	+	++
10. Сульфид	-	++	+	+++

Степень токсичности (примечание):

-          - отсутствует

+         - очень слабая

++       - слабая

+++     - сильная

++++   - очень сильная

Несколько сот обитателей водоёмов очень чувствительны к  присутствию в воде органических веществ и поэтому служат индикаторами благополучия водных экосистем. Установлено, что некоторые водные беспозвоночные способны накапливать большое количество радиоактивных элементов и ядохимикатов, поэтому их используют в качестве индикаторов загрязнения природной  среды.

Природная вода обладает способностью к самоочищению под влиянием естественных факторов: солнечного света, атмосферных  газов, жизнедеятельности организмов – бактерий, грибов, зелёных растений, животных. В процессе естественного  самоочищения при многократном разбавлении  стоков чистой водой в реке через 24 часа остаётся около 50 процентов бактерий, а через 36 часов – только 0,5 процента.

Многие крупные реки подверглись  сильному загрязнению, так например практически полностью загрязнены: Ока, Волга, Кама, Обь, Иртыш. В этом районе располагается множество радиационно-опасных  объектов таких как склады химического  оружия(Волга, Ока, Кама), атомные электростанции, захоронения ядерных отходов… По сравнению с ними наша река Лена чистая, хотя в начале сезона навигации “мы пьём солярку”, нетрудно представить, что творится в тех реках.

Среди основных источников  загрязнения  гидросферы  минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых  земель ежегодно вымывается около 10 млн.т. солей.

Отходы, содержащие ртуть,  свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем,  подавляя  развитие фитопланктона. Отходы,  содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек.  Дальнейшая ее   миграция сопровождается  накоплением  метиловой  ртути  и  ее   включением в трофические цепи водных организмов.

Так, печальную известность  приобрела болезнь Минамата,  впервые обнаруженную японскими учеными у людей,  употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки  с техногенной ртутью.

При сильном загрязнении  самоочищения воды не происходит из-за гибели организмов и нарушения естественных биологических процессов. Поэтому  в зависимости от степени и  характера загрязнения применяют  специальные методы отчистки сточных  вод: механические, химические и биологические. Но так как это плохо финансируется  отчистка ведётся плохо.  

 

 

  

 

 

  

 

3.2. Органические  загрязнения (нефть). 

 

Многие моря постигла та же участь, что и реки, например прибрежные воды Охотского моря загрязнены крупными нефтяными пятнами, так же загрязнены и донные отложения. У Японского  моря та же проблема. Практически полностью  загрязнено Баренцево море, крупные  нефтяные пятна плавают по Каспийскому  и Чёрному морям.

Сегодня обитатели морей  страдают от губительных загрязнений, вызванных деятельностью человека. Страдают водоросли и моллюски, ракообразные и медузы. Болеют и гибнут рыбы и  дельфины. Один из наиболее опасных  загрязнителей – нефть, попадающая в воду при аварии танкеров или  при добыче её из морских глубин. В обиход специалистов вошло даже ставшее теперь широко распространённым понятие «чёрный прибой». Гибель и опустошение приносит этот «прибой» обитателям моря и побережья.

Нефть представляет  собой  вязкую  маслянистую  жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой  флуорисценцией. Нефть  состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти  -  углеводороды  (до  98%) - подразделяются на 4  класса:

а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества,  молекулы которых выражены прямой и  разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде. 

 

б) Циклопарафины -  ( 30 - 60%  от общего состава)  -  насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода  в  кольце.                          Кроме циклопентана  и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению. 

 

в) Ароматические углеводороды -  (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие  в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В  нефти  присутствуют летучие соединения с молекулой в  виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен). 

 

г) Олефины (алкены) -  (до 10% от общего состава)  -  ненасыщенные нециклические  соединения  с одним или двумя атомами водорода                   у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую                             или разветвленную цепь.

Учёные всего мира ищут способы борьбы с подобными загрязнениями. Проводят эксперименты, используя живые  организмы для очистки моря.

Нефть попадала в море естественным путём задолго до того, как человек  стал загрязнять природу. В море нашлись  бактерии, которые начали её использовать в пищу. Небольшое количество бактерий всегда присутствует даже в чистой воде. Почуяв добычу, бактерии – “нефтееды” начинают усиленно питаться и активно размножаться. Их число вблизи пятен нефти и нефтепродуктов резко увеличивается. Пройдёт несколько дней – и опасное радужное пятно исчезнет, превращённое неутомимыми микробами в безвредные для других морских существ составляющие. Сами же размножившиеся бактерии станут пищей для микроскопического планктона.