Technogeninė aplinkos tarša
Visos biosferos dalys (atmosfera, hidrosfera, litosfera) aktyviai teršiamos įvairiomis medžiagomis ir jų junginiais.
Atmosfera. Tai dujų mišinys, kuris normaliomis natūraliomis sąlygomis nesąveikauja. Atmosferos sudėtis Žemės paviršiuje (iki maždaug 50 km aukščio) išlieka pastovi: azotas - 78,08%, deguonis - 20,95%, argonas - 0,9%, o nedidelėmis procento dalimis - anglies dioksidas, helis ir kt. dujų. Tarp smulkių priemaišų ypatingą vietą užima ozonas (2...7)10~ b%. Jis stipriai sugeria ultravioletinę spinduliuotę iš Saulės, kuri turi didelį biologinį aktyvumą ir, esant dideliam intensyvumui, daro neigiamą poveikį visai organinei gyvybei. Didžioji ozono dalis yra sutelkta 15–55 km atmosferos sluoksnyje, o didžiausia koncentracija yra 20–25 km aukštyje.
Standartinė cheminė atmosferos sudėtis visada yra padengta tam tikru natūralios kilmės priemaišų kiekiu. Iš natūralių šaltinių išskiriamos priemaišos:
dulkės (vulkaninės, augalinės, kosminės kilmės; išsiskiriančios dirvožemiui ir uolienoms dūlėjant; jūros druskos dalelės, patenkančios į oro mases per banguotą jūrą ir vandenynus). Pavyzdžiui, dūstant nuosėdinėms ir magminėms uolienoms, kasmet į atmosferą patenka 3,5 tūkst. tonų gyvsidabrio;
miškų ir stepių gaisrų dūmai ir dujos, vulkaninės kilmės dujos;
augalinės ir gyvūninės kilmės produktai.
Visi šie šaltiniai yra spontaniški, trumpalaikiai ir lokaliai pasiskirstę.
Atmosferos užterštumo natūraliomis priemaišomis lygis yra jo fonas („cheminis fonas“) ir laikui bėgant mažai kinta.
Atmosferos būklė ir sudėtis daugiausia lemia saulės spinduliuotės intensyvumą Žemės paviršiuje. Ekranuojantis atmosferos vaidmuo perduodant šiluminę energiją iš Saulės į Žemę ir iš Žemės į kosmosą turi įtakos vidutinei biosferos temperatūrai, kuri yra apie +15°C.
Didžioji dalis saulės spinduliuotės perduodama į Žemės paviršių kaip matoma spinduliuotė ir atsispindi nuo Žemės paviršiaus infraraudonosios (šilumos) spinduliuotės pavidalu. Todėl atmosferoje sugertos atspindėtos spinduliuotės energijos dalis priklauso nuo jos dujų sudėties ir dulkių kiekio joje. Kuo didesnė priemaišų dujų ir dulkių koncentracija, tuo mažiau atsispindėjusios saulės spinduliuotės patenka į kosmosą ir tuo daugiau šiluminės energijos lieka atmosferoje (šiltnamio efektas).
Kaip rodo skaičiavimai ir matavimai, padidėjus anglies dioksido koncentracijai Žemės atmosferoje šiek tiek pakyla temperatūra jos paviršiuje: atitinkamai +0,05, +0,17 ir +0,46 °C.
konkrečiai 1978, 2000 ir 2025 m., o tai daro didelę įtaką klimato kaitai.
Pagrindiniai oro teršalai yra automobilių, metalurgijos, šilumos ir energetikos, chemijos pramonės, statybinių medžiagų gamybos įmonės, kurios išmeta atitinkamai 30, 26, 25, 8 ir 6 proc.
Taigi, tik deginant angliavandenilių kurą, kasmet į planetos atmosferą išleidžiama apie 400 milijonų tonų sieros dioksido ir azoto oksidų (arba po 70 kg kiekvienam Žemės gyventojui). Reikia atsižvelgti į tai, kad žmonijos energijos poreikiai kasmet auga 3–4 proc., t.y. dvigubai kas 20-30 metų.
Didėjanti cheminė oro tarša didžiuosiuose miestuose gali būti laikoma ekstremalia aplinkosauga. Taigi, kai vidutinė metinė lengvojo automobilio rida yra apie 15 000 km, jis sunaudoja apie 4 350 kg deguonies ir į atmosferą išmeta 3 250 kg anglies dvideginio, 530 kg anglies monoksido ir apie 1 kg švino.
Išvardijame dažniausiai atmosferą teršiančias medžiagas: sieros dioksidas (SO 2) - 17,5%, anglies oksidai (CO, CO 2) - 15%, azoto oksidai (NO, NO 2) - 14,5%, kietos priemaišos (dulkės , suodžiai) - 14,5%.
Nustatyta, kad kasmet į atmosferą išmetama dulkių, mln. tonų: deginant anglį - 93,6, cemento gamybos metu - 53,4, metalurgijos įmonėse - 26,7.
Dauguma atmosferos oro priemaišų miestuose prasiskverbia į gyvenamąsias ir kitas patalpas. Vasarą (kai atidaromi langai) oro sudėtis patalpoje atmosferos atitinka 90%, žiemą - 50%.
Freonai, dujos arba lakūs skysčiai, kurių sudėtyje yra fluoro ir chloro, daro didelę įtaką ozono sluoksniui. Jų „gyvenimo“ atmosferoje trukmė yra apie 100 metų, dėl to ozono sluoksnyje kaupiasi priemaišos. Freonų šaltiniai: šaldymo agregatai, kai pažeidžiamas šiluminės grandinės sandarumas, buitinės skardinės įvairioms medžiagoms purkšti ir kt.
Dėl technogeninio poveikio atmosferai galimi šie dalykai:
viršijant leistinas kenksmingų priemaišų koncentracijas miestuose ir miesteliuose;
smogo ir rūgštaus lietaus susidarymas;
šiltnamio efekto atsiradimas, kuris prisideda prie vidutinės Žemės paviršiaus temperatūros padidėjimo.
Hidrosfera. Beveik trys ketvirtadaliai žemės yra padengta vandeniu. Priklausomai nuo druskos koncentracijos, natūralūs vandenys skirstomi į gėlus (druskos koncentracija ne didesnė kaip 1 g/l) ir jūros vandenį.
užuominos. Gėlas vanduo sudaro apie 3% visos vandens masės, o 2% yra nepasiekiamame lede.
Patogiausia naudoti upių ir ežerų vandenis. Paprastai jie vienokiu ar kitokiu laipsniu mineralizuojasi, daugiausia dėl juose tirpių kalcio, magnio ir kt.
Jūros vandens cheminė sudėtis yra tokia pati visame Pasauliniame vandenyne. Vidutinė druskos koncentracija jame yra
3,5%, o skirtingai nuo gėlo vandens, druskas daugiausia sudaro chloridai.
Būdingas technogeninės gamtinės aplinkos taršos požymis yra jai neįprastų dujinių, aerozolinių, kietųjų ir skystųjų teršalų patekimas į ją iš technosferos.
Pagrindiniai hidrosferos teršalai: buitinės ir pramoninės nuotekos iš komunalinių objektų, maisto, medicinos, celiuliozės ir popieriaus pramonės; žemės ūkis (prie Uzo į dirvą įterptos trąšos išplaunamos į upes ir ežerus); jūrų transportas (pirmiausia nafta iš tanklaivių – apie 0,1 proc. metinio naftos transportavimo patenka į jūrą).
Kasmet iš pasaulinio nuotėkio į hidrosferą patenka 26,5 mln. tonų naftos produktų (tai sudaro apie 1 proc. jų produkcijos), 0,46 mln. tonų fenolių, 5,5 mln. tonų sintetinio pluošto gamybos atliekų ir 0,17 mln. tonų augalų organinių liekanų. .
Technosferos poveikis hidrosferai sukelia šias neigiamas pasekmes:
Mažėja geriamojo vandens su priimtinu kiekiu priemaišų tiekimas;
kinta vandenynų, jūrų, upių ir ežerų floros ir faunos būklė ir raida;
sutrinka natūralus daugelio medžiagų ciklas biosferoje.
Žemės taršą pirmiausia sukelia žemės ūkio produkcija (trąšos ir pesticidai). Tai gali sukelti:
sumažinti dirbamos žemės plotą ir sumažinti jos derlingumą;
augalų prisotinimas kenksmingomis medžiagomis, o tai neišvengiamai sukelia maisto užteršimą (šiuo metu iki 70 proc. žalingo poveikio žmogui sukelia maisto produktai);
ekosistemų pusiausvyros sutrikimas dėl vabzdžių, paukščių, gyvūnų ir kai kurių augalų rūšių žūties.
Konkrečioje vietovėje oro tarša, o vėliau vandens ir dirvožemio tarša susidaro dėl šių trijų komponentų:
pasaulinis, nes Žemėje yra daugybė pramoninės taršos šaltinių ir jų pernešimo dideliais atstumais tarpvalstybiniu mastu;
regioninis, susijęs su išmetamais teršalais tam tikrame pramonės regione;
vietinis (vietinis), kurį sukelia konkretaus objekto išmetimas tam tikroje vietovėje.
Pervežant tolimais atstumais oro masių sklidimo greitis dažniausiai siekia šimtus kilometrų per dieną. Todėl dideliais atstumais gali pasklisti tik tos cheminės medžiagos, kurių gyvavimo laikas atmosferoje viršija 12 valandų. Kad dirvožemyje ir vandenyje susikauptų pastebimai kenksmingos medžiagos (atkeliaujančios iš atmosferos), jų tarnavimo laikas šioje aplinkoje turi būti bent metai. Ilgaamžės priemaišos apima CO 2, freonus ir daugybę kitų. Sieros ir azoto oksidų tarnavimo laikas yra apie dešimt dienų ar mažiau.
Siekiant užtikrinti aplinkos saugos reikalavimus, griežtai reglamentuojamas viso spektro į aplinką patenkančių cheminių medžiagų kiekis. Šiems tikslams naudojami du pagrindiniai kiekybiniai rodikliai:
didžiausia leistina koncentracija (MPC);
didžiausią leistiną emisiją (DLP).
Didžiausia leistina koncentracija - maksimali koncentracija (priemaišos masė (g) tūrio vienete (l) oro, vandens arba dirvožemio masė (kg)), kuri neturi tiesioginio ar netiesioginio žalingo poveikio žmogui, jo palikuonims ir sanitarinėms gyvenimo sąlygoms . Šiuo metu vidutiniam žmogui nustatytos didžiausios leistinos koncentracijos įmonių oro aplinkai, miestų ir kitų apgyvendintų vietovių atmosferai, atvirų telkinių vandeniui. Dirvožemyje nustatytos didžiausios pesticidų, sunkiųjų metalų ir organinių junginių koncentracijos ribos. Vidutinis dienos MPC yra vidutinis per ilgą laikotarpį, iki metų. Nurodytos didžiausios leistinos koncentracijos apskaičiuojamos atsižvelgiant į pasaulinius ir regioninius technogeninio cheminio fono komponentus.
Priklausomai nuo didžiausios leistinos koncentracijos normų, vandens šaltiniai skirstomi į dvi kategorijas: buitiniai ir geriamieji šaltiniai, įskaitant vandens tiekimą maisto pramonės įmonėms, ir rezervuarai apgyvendintose vietose, taip pat plaukiojimui, sportui ir poilsiui.
Buitinio geriamojo vandens, žuvininkystės vandens šaltinių higienos reikalavimus, taip pat reikalavimus geriamam vandeniui reglamentuoja atitinkami standartai ir sanitarinės normos.
Siekiant praktiškai kontroliuoti kenksmingų medžiagų patekimą į aplinką iš emisijos šaltinio, didžiausios leistinos kenksmingų medžiagų koncentracijos apskaičiuojamos pagal nustatytas didžiausias leistinas koncentracijas. Didžiausia leistina riba kiekvienam stacionariam ir mobiliam šaltiniui nustatoma atitinkamais norminiais dokumentais (pvz., „Pramonės įmonių projektavimo sanitariniai standartai“ SN-245-71).
Sparčiai didėjant pasaulio gyventojų skaičiui, pramoninei ir žemės ūkio gamybai, smarkiai padaugėja organinių ir neorganinių pramoninių atliekų ir vartojimo prekių, kurių išmetimas sukelia beveik visuotinę natūralių vandenų taršą. Šis procesas sparčiai progresuoja laikui bėgant, apimdamas vis didesnius sausumos ir vandenynų vandenų plotus. Atskirų upių, ežerų ir daugelio Pasaulio vandenyno sričių tarša pasiekė tokias ribas, kad pradėjo trikdyti jų biologinį režimą. Didžiulėse Žemės vietose pradėjo jaustis geriamojo ir techninio vandens trūkumas.
Ypač greitai sanitarinė būklė pablogėja ir didžiausią žalą patiria tų upių ir ežerų žuvininkystė, kurių pakrantėse yra įsikūrusios didelės pramonės įmonės ir miestai. Taip pat intensyviai teršiami izoliuoti ir prastai sujungti jūrų baseinai. Nuolat didėjanti vandens ir dirvožemio tarša kenksmingomis cheminėmis medžiagomis tokiuose baseinuose dažnai sukelia procesus, kurie lemia floros ir faunos mirtį, įskaitant masinį vertingų komercinių žuvų rūšių mirtį.
Vis dėlto, nors vandens tarša tapo pasaulinio pobūdžio, šiuo metu akivaizdžiai skiriasi taršos augimo tendencijos ir gamybos plėtros tempai. Taip nutinka dėl to, kad technologinė pažanga užtikrina vis pilnesnį pramoninių žaliavų ir kuro panaudojimą, dėl ko jų nuostoliai gerokai sumažėja. Pradedami plačiai naudoti uždari gamybos ciklai ir sausa (be vandens) technologija. Stiprėja tendencija įmones ir transportą pereiti prie elektros energijos iš atominių elektrinių. Visos esamos ir naujai statomos didelės pramonės įmonės, kaip taisyklė, numato specialaus nuotekų valymo komplekso statybą. Kai kuriais atvejais šių priemonių veiksmingumas yra toks didelis, kad pavieniai, anksčiau labai užteršti vandens telkiniai buvo beveik visiškai išvalyti, pradėtas floros ir faunos atkūrimas. Natūralu, kad tai palengvina vandens baseinų savaiminio apsivalymo gebėjimas (kuris ribojamas iki tam tikrų ribų).
Kiekvienais metais visame pasaulyje į upes, ežerus ir jūras išleidžiama apie 6,5 mln. tonų fosfatų, daugiau nei 5 mln. tonų naftos produktų, 2,3 mln. tonų švino, 1,6 mln. tonų mangano ir daugybė kitų cheminių medžiagų. pramoninių atliekų forma. Paprastai šios medžiagos išleidžiamos vandeninių tirpalų arba suspensijų pavidalu, nes vanduo beveik visada yra technologinių procesų sudedamoji dalis. Gaminant 1 toną ketaus, priklausomai nuo naudojamos technologijos, sunaudojama nuo 150 iki 200 kub. m vandens, tokiam pat kiekiui popieriaus gauti reikia 65-110 kub. m, celiuliozės 175-500 kub. m, naftos produktai 2-20 kub. m vandens ir kt. Daugiausia užteršto vandens išleidžia naftos perdirbimo gamyklos, metalurgijos, chemijos ir celiuliozės bei popieriaus įmonės. Dideli kiekiai chemikalų patenka į požeminius ir upių vandenis iš žemės ūkio naudmenų, kur jos naudojamos kaip trąšos ir kovoti su pasėlių ir miškų kenkėjais. Vandens baseinai yra labai užteršti naftos produktais, išleidžiamais iš laivų, taip pat dėl žalios naftos nutekėjimo jos gavybos vietose (ypač po vandeniu) ir naftos produktų transportavimo metu.
Pramonės, transporto, žemės ūkio ir komunalinių įmonių atliekomis užterštų nuotekų sudėtis apima organines medžiagas (organines rūgštis, alkoholius, fenolius, herbicidus, ploviklius ir kt.), neorganines medžiagas (druskos, rūgštys, šarmai), naftos produktus, toksines medžiagas. (cianidai, arsenas, vario druskos, cinkas, gyvsidabris ir kt.), radioaktyviosios ir bakteriologinės medžiagos ir kt.
Pagal poveikio pobūdį visus teršalus galima suskirstyti į tris agentų rūšis: cheminius, bakteriologinius ir radioaktyvius.
§ 1. Cheminė tarša
Tarp cheminių vandens masių teršalų pavojingiausi yra angliavandeniliai, pesticidai (pesticidai, insekticidai, fungicidai, herbicidai), gyvsidabris ir plovikliai.
Teršalų kiekis vandenyje paprastai yra nereikšmingas, palyginti su jo bendra mase, tačiau jie gali padaryti didelę žalą vandens telkinio gyvūnams ir augalams. Tai palengvina trys aplinkybės: pirma, natūralus daugelio organizmų gebėjimas kaupti taršos produktus; antra, didžioji taršos dalis lokalizuota pajūrio zonose, kur veisiasi, maitinasi ir auga dauguma žuvų ir kitų vandens organizmų; trečia, tam tikras teršalų išsaugojimo vandens aplinkoje stabilumas.
Pramoninių nuotekų poveikis yra menkai suprantamas ir beveik nieko nežinoma apie kaupiamąjį teršalų poveikį vandens organizmams. Pavyzdžiui, žinoma, kad nikelis yra palyginti mažai toksiškas. Bet jei jis patenka į vandenį su „vario nuotėkiu“, jo toksiškumas padidėja 10 kartų. Beveik nieko nežinoma apie teršalų poveikio sustiprėjimą kylant vandens temperatūrai, jo tankiui, druskingumui, kintant apšvietimo sąlygoms, vandens maišymuisi ir kitų veiksnių poveikiui.
Visa tai yra tolesnio tyrimo objektas.
Angliavandeniliai yra pagrindinis naftos ir naftos produktų komponentas – ne tik labiausiai paplitęs, bet ir pavojingiausias taršos agentas. Naftos gavyba ir naftos produktų naudojimas sparčiai auga. Todėl natūralių vandenų užteršimo šiomis medžiagomis pavojus nuolat didėja, savo mastu gerokai viršijantis bakteriologinės ir radioaktyviosios taršos pavojų.
Naftos produktai yra sudėtingas sočiųjų, nesočiųjų, aliciklinių ir aromatinių angliavandenilių mišinys. 1968 m. CMEA šalių darbo grupė dėl gamtinių ir nuotekų analizės metodų suvienodinimo nusprendė „naftos produktus“ laikyti būdingiausia naftos ir jos produktų dalimi, kurią sudaro nepoliniai ir mažo poliškumo junginiai, ekstrahuojami heksanas (arba petrolio eteris). Pagal šį apibrėžimą „naftos produktų“ sąvoka apsiriboja angliavandeniliais ir labai nedideliu skaičiumi organinių junginių, kurie retai siejami su angliavandeniliais natūraliuose ir nuotekose. Kartu šis apibrėžimas gana aiškiai išreiškia chemines ir analitines naftos produktų savybes.
Aliejus vandenyje gali būti plėvelės, kurią daugiausia sudaro šviesios aliejinės ir aliejinės dervos frakcijos, pavidalo, stabilios labai dispersinės emulsijos (dalelės mažesnės nei 30 mikronų) pavidalu suspensijos pavidalu, santykinai didelių gabalėlių pavidalu. į suspenduotas nuosėdas, ištirpusio pavidalo (tirpumas aliejuje nežymus - kai kurių autorių teigimu, nuo 2 iki 100 mg/l). Sunkiosios aliejaus frakcijos (30-40%) nugrimzta į dugną ir suformuoja labai atsparų oksidacijai sluoksnį, kuriame žūsta dugne gyvenantys organizmai, tarnaujantys kaip maistas žuvims. Banguojant ir smarkiai didėjant dugno srovių greičiui, dugne esantys naftos produktai vėl gali įsitraukti į hidrodinaminius procesus ir resuspenduojant tapti antriniu vandens taršos šaltiniu.
Pesticidas. Kovai su žemės ūkio ir miško kenkėjais naudojama daug įvairių toksinių medžiagų, kurios turi stiprių toksinių ir kancerogeninių savybių. Nuo Antrojo pasaulinio karo pradžios dichlordifeniltrichlorotanas (DDT) buvo plačiai naudojamas kovojant su lauko kenkėjais. Šio vaisto patvarumas lėmė tai, kad gyvi padarai, gyvenantys vandenyje, ore ir sausumoje (įskaitant žmones), šiuo metu turi DDT. Dabar DDT gamyba gerokai sumažinta. Kai kurios šalys (tarp jų ir Sovietų Sąjunga) visiškai atsisakė jo gamybos ir naudojimo.
Gyvsidabris ir kiti metalai į natūralius vandenis patenka kartu su pramonės įmonių ir žemės ūkio atliekomis. Gyvsidabris ypač naudojamas sėkloms apdoroti, celiuliozės ir popieriaus pramonėje, kaip katalizatorius polivinilchlorido gamyboje ir kitose pramonės šakose. Gyvsidabris turi stiprų toksinį poveikį, gali kauptis gyvūnų ir augalų organizmuose bei būti perduodamas per biologinę maisto grandinę. Apie 100 japonų mirė apsinuodiję žuvimis, sugautomis Minamatos įlankoje, kur buvo išmestos polivinilchlorido gamyklos atliekos.
Į vandenį taip pat patenka šimtai tūkstančių tonų švino ir cinko, kurie, kaip ir gyvsidabris, yra toksiški ir dideliais kiekiais kaupiasi vandens organizmuose. Normali vario koncentracija jūros vandenyje yra maždaug 3 dalys milijardui vandens dalių. Tirpalas, kuriame yra viena dalis vario ir 10 milijonų dalių vandens, yra toksiškas vandens organizmams. Koncentracija – viena dalis vario milijonui dalių vandens – valgomus vėžiagyvius nužudo greičiau nei per 2 valandas, o rudųjų dumblių gebėjimas gaminti deguonį tokiomis sąlygomis per 9 dienas sumažėja apie 70 %.
Plovikliai – tai sintetinės paviršinio aktyvumo medžiagos, kurios labai lėtai skaidosi (pavyzdžiui, Novost, Ladoga muilai ir kt.). Nuotekos, kuriose yra ploviklių, daugiausia teršia upes ir pakrančių zonas. Paviršinio aktyvumo medžiagų buvimą galima nustatyti tiek tiesiogiai matuojant paviršiaus įtempimą, tiek nustatant putų susidarymo intensyvumą: net nedidelis ploviklių kiekis vandenyje tampa pastebimas (taip pat ir stebint iš nedidelio aukščio iš lėktuvo) dėl susidarymo. iš putplasčio.
Detergentai kelia didelę grėsmę rezervuarui, nes vandens putojimas stabdo organinių medžiagų mineralizacijos procesus, mažina vandens organoleptines savybes, apsunkina skendinčių medžiagų nusėdimą ir skilimą. Yra žinoma, kad tomis pačiomis sąlygomis ištirpusių organinių teršalų oksidacija vyksta 10-25 kartus greičiau nei neištirpusių suspenduotų medžiagų oksidacija.
Plovikliai, naudojami jūros pakrantėms valyti nuo naftos produktų, labiau naikina jūros florą ir fauną nei pati nafta.
§ 2. Bakteriologinis užterštumas
Žmonių ir gyvūnų gyvybei pavojingų bakterijų turinti tarša vandens telkinius ir vandens telkinius patenka daugiausia per kanalizacijos sistemas. Į vandens aplinką patekusios bakterijos laikui bėgant iš dalies neutralizuojamos. Todėl didžiausią pavojų kelia tiesioginis nuotekų išleidimas į vandens telkinius, naudojamus vandeniui tiekti ar maudytis. Jūrose bakterinės infekcijos pavojus yra palyginti mažas, nes jūros vanduo sugeba sunaikinti patogeninius mikroorganizmus: per pirmąsias 15 valandų miršta 70% bakterijų, o penktą dieną lieka tik dalis procento. . Tačiau net ir šiuo laikotarpiu bakterijos gali padaryti didelę žalą. Nuotekų biocheminės oksidacijos procesų intensyvumas priklauso nuo vandens temperatūros. Esant 20° C temperatūrai, jų visiška oksidacija dažniausiai įvyksta per 5-10 dienų. Esant žemesnei temperatūrai, šis laikotarpis pastebimai pailgėja.
§ 3. Radioaktyvioji tarša
Vandens masių radioaktyvioji tarša susidaro dėl tyčinio išmetimo į vandenį („užkasant“) kietus radioaktyvaus skilimo produktus, kurie nugrimzta į dugną, užteršdami vandenį ir dirvožemį, arba dėl pramoninio vandens, kuriame yra radioaktyviųjų medžiagų, išleidimo. medžiagų, arba dėl radioaktyvių nuosėdų, susidariusių atominių bombų sprogimo metu.
Pavojingiausi yra radioaktyvūs elementai, kurių pusinės eliminacijos laikas yra ilgas. Tarp jų pirmoje vietoje yra stroncis-90 ir cezis-137, kurių pusinės eliminacijos laikas yra apie 30 metų. Šiuos elementus absorbuoja vandens organizmai ir jie yra įtraukiami į biologinius procesus, todėl atsiranda kenksmingų mutacijų.
Radioaktyvumas vandenyse stebimas taip pat, kaip ir patogeniniai mikrobai: imant mėginius cheminei analizei. Radioaktyviųjų (taip pat bakteriologiškai užterštos) pramoninių vandenų, turinčių specifinę spalvą, čiurkšlių pasiskirstymą galima atsekti nufotografavus juos iš lėktuvo. Tais atvejais, kai jie nedažyti, išleidimo vietoje galima dirbtinai užmaskuoti tam tikra dažančia medžiaga.
Įvadas…………………………………………………………………………………3
Vandens baseino tarša ir hidrosferos būklės stebėsena……5
Aplinkos tarša……………………………………………5
Taršos pasekmės………………………………………………………………9
Valymo etapai…………………………………………………………………………………………………………………………………………
Išvada…………………………………………………………………………………..16
Literatūra……………………………………………………………….17
Įvadas
Hidrosfera yra Žemės vandens apvalkalas, atstovaujantis visų tipų rezervuarams, įskaitant požeminį vandenį. Vanduo yra vienintelis natūralus skystis, esantis Žemės paviršiuje dideliais kiekiais – 1386 mln. km 3, ir jo yra ne tik hidrosferoje, bet iš dalies atmosferoje (0,001 proc.) ir litosferoje (1,72 proc.).
Gyvybė Žemėje daugiausia priklauso nuo gėlo vandens (2,5% viso vandens). Vandens vaidmuo visuose gyvybės procesuose yra lemiamas. Augaluose vandens yra 90 % masės. Žmogaus kūnas susideda iš 2/3 vandens, kurio dėka vyksta visų medžiagų „transportavimas“ žmogaus kūne. 15% organizmo vandens tiekimo praradimas yra pavojingas žmogaus gyvybei. Pagrindinė natūralios žmogaus mirties priežastis yra dehidratacija.
Visi vandens nuostoliai žmogaus organizme pakeičiami gėrimu ir maistu, per metus žmogus suvartoja apie 1 toną; Didžioji dauguma gėlo vandens atsargų yra sunkiai prieinami, 80% jo yra ledo sluoksniuose arba yra įvairiuose žemės plutos gyliuose (iki 200 m). Vertingiausia vandens išteklių dalis (atnaujintas vanduo) yra upėse, kurios yra gyventojų ir pramonės vandens tiekimo šaltiniai, energijos šaltiniai, žvejybos bazė. Saulės energija įveda vandenį į nuolatinį ciklą, kurio dėka vanduo upėse pasikeičia per 10-12 dienų.
Tačiau antropogeninis veiksnys daro savo „korekcijas“ tiek vandens atsinaujinimo režimams, tiek nuolatinei vandens kokybės kaitai. Šios „pataisos“ prilygsta atliekų transportavimui, o didžioji sunaudoto upės vandens dalis grąžinama kaip nuotekos.
Didelio masto atmosferos tarša padarė žalos upėms, ežerams, rezervuarams, dirvožemiams. Teršalai ir jų virsmų produktai anksčiau ar vėliau iš atmosferos pasiekia Žemės paviršių. Šią ir taip didelę problemą gerokai apsunkina tai, kad atliekos patenka tiesiai į vandens telkinius ir ant žemės. Didžiuliai žemės ūkio naudmenų plotai yra veikiami įvairių pesticidų ir trąšų, auga sąvartynų plotai. Pramonės įmonės nuotekas išleidžia tiesiai į upes. Nuotekos iš laukų taip pat patenka į upes ir ežerus. Požeminis vanduo – svarbiausias gėlo vandens rezervuaras – taip pat užterštas. Gėlo vandens ir žemės bumerango tarša maistu ir geriamuoju vandeniu grįžta į žmones.
Vandens taršair stebėti hidrosferos būklę
VANDENS TARŠA yra nusikaltimas aplinkai pagal str. Rusijos Federacijos baudžiamojo kodekso 250 str. Objektyviąją pusę sudaro paviršinių ar požeminių vandenų, geriamojo vandens šaltinių tarša, užsikimšimas, išeikvojimas ar kiti jų natūralių savybių pokyčiai, jeigu dėl to buvo padaryta didelė žala gyvūnų ar augalų pasauliui, žuvų ištekliams, miškininkystei ar žemės ūkiui. Atsižvelgiant į pasekmių sunkumą ir kitas aplinkybes, tai gali būti laikoma administraciniu teisės pažeidimu.
Kelios Norilsko nikelio įmonės pažeidžia vandens įstatymus, išskirdamos į vandenį kenksmingas medžiagas. Tokią išvadą „Rosprirodnadzor“ specialistai padarė atlikę bendrovės „Polar Branch“ patikrinimą. Visų pirma buvo nustatyta, kad į vandenį pilamos pramoninės atliekos, kuriose yra daug geležies, nikelio, naftos produktų, švino, vario, chloridų, nitratų, kalcio, magnio, fosfatų ir cinko.
1. Tarša
Naujų, nebūdingų fizinių, cheminių ir biologinių veiksnių įvedimas arba jų natūralaus lygio viršijimas.
Bet koks cheminis užterštumas – tai cheminės medžiagos atsiradimas jai neskirtoje vietoje. Žmogaus veiklos kylanti tarša yra pagrindinis jos žalingo poveikio gamtinei aplinkai veiksnys. Cheminiai teršalai gali sukelti ūmų apsinuodijimą, lėtines ligas, taip pat turėti kancerogeninį ir mutageninį poveikį. Pavyzdžiui, sunkieji metalai gali kauptis augalų ir gyvūnų audiniuose, sukeldami toksinį poveikį. Aplinkos taršos šaltiniai yra celiuliozės ir popieriaus pramonės šalutiniai produktai, metalurgijos pramonės atliekos ir vidaus degimo variklių išmetamosios dujos. Šios medžiagos yra labai toksiškos žmonėms ir gyvūnams net ir nedidelėmis koncentracijomis ir kenkia kepenims, inkstams ir imuninei sistemai.
Kartu su aplinkos tarša naujomis sintetinėmis medžiagomis didelę žalą gamtai ir žmonių sveikatai gali padaryti kišimasis į natūralius medžiagų ciklus dėl aktyvios gamybos ir žemės ūkio veiklos bei buitinių atliekų susidarymo.
Jūros vanduo taip pat nustoja būti vandeniu: daugelį pakrančių nuplauna visiškai kitokios cheminės sudėties skysčiai, nei prieš kelis dešimtmečius jūros vanduo. Pasaulio vandenyno floros ir faunos degradacijos simptomus tyrinėtojai pastebėjo dideliame gylyje, net toli nuo pakrančių. Tačiau Pasaulio vandenynas yra gyvybės lopšys ir „orų gamykla“ visoje Žemėje. Jei ir toliau ją teršime, mūsų planetoje gyvybė greitai taps neįmanoma.
Vanduo yra būtina gyvybės Žemėje sąlyga. Vandens telkinių užteršimas įvairiomis atliekomis apsunkina savaiminio apsivalymo procesus, kurie kartu su gėlo vandens trūkumu kelia grėsmę žmonių sveikatai.
Vandens tarša gali turėti žalingą poveikį žmonių sveikatai dviem būdais:
Vandens tarša pasireiškia fizinių ir organoleptinių savybių pokyčiais (pablogėja skaidrumas, spalva, kvapai, skonis), padidėja sulfatų, chloridų, nitratų, toksiškų sunkiųjų metalų kiekis, sumažėja vandenyje ištirpusio oro deguonies kiekis, atsiranda radioaktyvieji elementai, patogeninės bakterijos ir kiti teršalai. Rusija turi vieną didžiausių vandens potencialų pasaulyje – kiekvienam Rusijos gyventojui tenka per 30 000 m3 vandens per metus. Tačiau šiuo metu dėl taršos ar užsikimšimo apie 70% Rusijos upių ir ežerų yra praradę savo, kaip geriamojo vandens tiekimo šaltinio, kokybę, todėl apie pusė gyventojų vartoja užterštą, nekokybišką vandenį.
Natūralūs vandens telkiniai nėra natūrali patogenų buveinė. Priešingai, buitinėse nuotekose visada yra įvairių mikroorganizmų, kai kurie iš jų gali būti patogeniški. Apie galimą žarnyno infekcijų plitimo vandeniu pavojų sprendžiama pagal tai, kad jame yra vadinamųjų indikatorinių mikroorganizmų, pirmiausia E. coli. Remiantis higienos normomis, geriamajame vandenyje leidžiama būti ne daugiau kaip 3 E. coli. Įrodyta, kad po vandens dezinfekavimo chloru, ultravioletiniais spinduliais, ozonu ar gama spinduliuote, kai jame yra apie tris E. coli litre, vandenyje nebėra gyvybingų mikrobinių pilvo vidurių šiltinės, dizenterijos ir kitų sukėlėjų. Tačiau patogeninių virusų atsparumas yra didesnis nei E. coli. Šiuo metu visišką pasitikėjimą geriamojo vandens dezinfekcija galima pasiekti tik jį virinant.
Vandenyse, kuriuose yra išmatų, augalų ar gyvūnų likučių iš maisto pramonės įmonių, popieriaus pluoštų ir celiuliozės likučių iš celiuliozės ir popieriaus pramonės įmonių, skilimo procesai vyksta beveik identiškai. Kadangi aerobinės bakterijos naudoja deguonį, pirmasis organinių likučių skilimo rezultatas yra priimamuose vandenyse ištirpusio deguonies kiekio sumažėjimas. Jis skiriasi priklausomai nuo temperatūros, taip pat tam tikru mastu nuo druskingumo ir slėgio. Gėlas 20° C ir intensyvios aeracijos vanduo viename litre yra 9,2 mg ištirpusio deguonies. Kylant vandens temperatūrai šis indikatorius mažėja, o atvėsus – didėja.
Mažuose upeliuose su srauniomis srovėmis, kur vanduo intensyviai maišosi, iš atmosferos ateinantis deguonis kompensuoja vandenyje ištirpusių jo atsargų išeikvojimą. Tuo pačiu metu anglies dioksidas, susidaręs irstant nuotekose esančioms medžiagoms, išgaruoja į atmosferą. Tai sumažina neigiamo organinio skilimo procesų poveikio laikotarpį. Ir atvirkščiai, silpnų srovių vandens telkiniuose, kuriuose vanduo maišosi lėtai ir yra izoliuotas nuo atmosferos, neišvengiamai mažėja deguonies kiekis ir didėja anglies dioksido koncentracija. Kai deguonies kiekis sumažėja iki tam tikro lygio, žuvys miršta ir kiti gyvi organizmai pradeda mirti, o tai savo ruožtu padidina irstančių organinių medžiagų kiekį.
Dauguma žuvų miršta apsinuodijus pramoninėmis ir žemės ūkio nuotekomis, tačiau daugelis miršta ir dėl deguonies trūkumo vandenyje. Žuvys, kaip ir visos gyvos būtybės, sugeria deguonį ir išskiria anglies dioksidą. Jei vandenyje mažai deguonies, bet didelė anglies dvideginio koncentracija, sumažėja jų kvėpavimo intensyvumas (žinoma, kad vanduo, kuriame yra daug anglies rūgšties, t.y. jame ištirpusio anglies dioksido, rūgštėja).
2. Hidrosferos taršos pasekmės.
Vandens ekosistemų tarša kelia didžiulį pavojų visiems gyviems organizmams, o ypač žmonėms. Nustatyta, kad veikiant teršalams gėlavandenėse ekosistemose mažėja jų stabilumas dėl mitybos piramidės sutrikimo ir signalinių jungčių suirimo biocenozėje, mikrobiologinės taršos, eutrofikacijos ir kitų itin nepalankių procesų. Jie mažina vandens organizmų augimo greitį, jų vaisingumą, o kai kuriais atvejais lemia jų mirtį. Labiausiai ištirtas vandens telkinių eutrofikacijos procesas.
Eutrofikacija– rezervuaro praturtinimas maistinėmis medžiagomis, skatinant fitoplanktono augimą. Dėl to vanduo drumsčiasi, žūva augalai, mažėja ištirpusio deguonies koncentracija, dūsta gelmėse gyvenančios žuvys ir vėžiagyviai. Šis natūralus procesas, būdingas visai geologinei planetos praeičiai, dažniausiai vyksta labai lėtai ir palaipsniui, tačiau pastaraisiais dešimtmečiais dėl padidėjusio antropogeninio poveikio jo vystymosi greitis smarkiai išaugo.
Pagreitėjusi, arba vadinamoji antropogeninė eutrofikacija, susijusi su didelio kiekio maistinių medžiagų – azoto, fosforo ir kitų elementų – patekimu į vandens telkinius trąšų, ploviklių, gyvulinių atliekų, atmosferos aerozolių ir kt. pavidalu. Baltijos jūros sunaikinimas. Jūra atsiranda dėl eutrofizacijos proceso (rezervuaras, praturtintas maistinėmis medžiagomis, skatinančiomis fitoplanktono augimą). Ši taršos forma būdinga vandens erdvėms, kuriose vanduo atsinaujina lėtai. Taip yra su praktiškai uždara Baltijos jūra. Eutrofikacija įvyksta, kai jūra gauna per daug maistinių medžiagų. Šių medžiagų, šiuo atveju fosforo ir azoto, kurių yra gamtoje, yra ir trąšose bei buitinės chemijos produktuose. Dumbliai juos pasisavina ir pradeda sparčiai daugintis. Viena iš šio „sprogstamojo“ dauginimosi pasekmių, vis dažniau pastebima vasaros mėnesiais, yra deguonies išnykimas iš gilių vandenų. Baltijos jūra turi apgailėtiną reputaciją kaip labiausiai užteršta jūra planetoje. Laivybos eismas čia yra didžiausias pasaulyje, o kai kurias čia sugaunamas žuvis, ypač silkes ir lašišas, draudžiama eksportuoti į Europos Sąjungą. Antropogeninės eutrofikacijos procesai taip pat apima daugelį didžiųjų pasaulio ežerų – Didžiuosius Amerikos ežerus, Balatoną, Ladogą, Ženevą ir kt., taip pat rezervuarus ir upių ekosistemas, pirmiausia mažas upes.
Be maistinių medžiagų pertekliaus, gėlo vandens ekosistemas neigiamai veikia ir kiti teršalai: sunkieji metalai (švinas, kadmis, nikelis ir kt.), fenoliai, aktyviosios paviršiaus medžiagos ir kt. Pavyzdžiui, Baikalo ežero vandens organizmai, Ilgos evoliucijos procese prisitaikę prie natūralaus rinkinio ežero intakų cheminiai junginiai pasirodė nepajėgūs perdirbti natūraliems vandenims svetimų cheminių junginių (naftos produktai, sunkieji metalai, druskos).
Teršalų patekimo į Pasaulio vandenyną greitis pastaraisiais metais smarkiai išaugo. Kasmet į vandenyną išleidžiama iki 300 milijardų m3 nuotekų, iš kurių 90 % nėra iš anksto išvalytos.
Pakrantės vandenynų zonų eutrofikacijos ir mikrobiologinės taršos problemos tampa vis opesnės. Šiuo atžvilgiu svarbu nustatyti leistiną antropogeninį spaudimą jūrų ekosistemoms ir ištirti jų asimiliacijos gebėjimą kaip neatskiriamą biogeocenozės gebėjimo dinamiškai kaupti ir pašalinti teršalus charakteristikas.
Rimčiausia aplinkos problema – pažeidžiamiausios upių ekosistemų grandies mažųjų upių (t. y. upių, kurių ilgis neviršija 100 km) vandens kiekio ir grynumo atkūrimas. Paaiškėjo, kad jie yra jautriausi antropogeniniam poveikiui. Netinkamai apgalvotas ekonominis vandens išteklių ir gretimos žemės naudojimas lėmė jų išeikvojimą (ir dažnai išnykimą), seklumą ir taršą. Šiuo metu mažų upių ir ežerų būklė, ypač Rusijos europinėje dalyje, dėl smarkiai išaugusios antropogeninės apkrovos joms yra katastrofiška. Mažųjų upių debitas sumažėjo daugiau nei per pusę, o vandens kokybė nepatenkinama. Daugelis jų visiškai nustojo egzistuoti.
Valymo žingsniai.
Sanitarinė kanalizacijos sistema sujungia visus pastatuose esančius kriauklių, vonių ir kt. nuotekų vamzdžius, kaip medžio kamienas sujungia visas jo šakas. Iš šio „bagažinės“ pagrindo teka mišinys visko, kas pateko į sistemą - žalių nuotekų . Kadangi mes naudojame didžiulius vandens kiekius nedideliems atliekų kiekiams pašalinti arba tiesiog be reikalo jas pilame, pirminėse nuotekose kiekvienai atliekų daliai tenka maždaug 1000 dalių vandens, t.y. juose yra 99,9 % vandens ir 0,1 % atliekų. Pridėjus lietaus vandens, praskiedimas dar labiau didėja. Tačiau atliekos ar teršalai iš pirminių nuotekų yra labai svarbūs. Jie skirstomi į tris kategorijas.
Šiukšlės ir smėlis. Šiukšlės- tai skudurai, plastikiniai maišeliai ir kiti daiktai, patenkantys į sistemą iš tualetų arba per lietaus kanalizaciją, jei jie dar nėra atskirti. KAM smėlio sąlyginai apima žvyrą; Jie daugiausia atnešami per lietaus kanalizaciją.
organinės medžiagos, arba koloidai. Tai ir gyvi organizmai, ir negyvos organinės medžiagos iš ekskrementų, maisto atliekos ir audinių bei popieriaus pluoštai. Terminas koloidai reiškia, kad ši medžiaga nenusėda, bet dažniausiai lieka pakibusi vandenyje.
Ištirpusios medžiagos. Tai daugiausia biogenai, tokie kaip azoto, fosforo ir kalio junginiai iš atliekų produktų, praturtinti ploviklių fosfatais.
Kad valymas būtų baigtas, vandens valymo įrenginiai turi pašalinti visas įvardintas teršalų kategorijas. Scenoje išvežamos šiukšlės ir smėlis išankstinis gydymas.
Derinys pirminis Ir antrinis gydymas leidžia atsikratyti koloidinės medžiagos. Ištirpusios maistinės medžiagos pašalinamos naudojant po gydymo.
Taip pat reikia turėti omenyje, kad nuotekų valymas kiekvienu konkrečiu atveju nebūtinai turi apimti visus keturis etapus. Dažniausiai jie vienas kitą papildo priklausomai nuo aplinkybių. Vadinasi, kai kur dar paprasčiausiai išleidžia žalias nuotekas į rezervuarus, kitur atlieka tik pirminį valymą, kai kur – antrinį, o tik keli miestai atlieka papildomą nuotekų valymą.
Išankstinis valymas.Šiukšlės išvežamos praleidžiant pirmines nuotekas juostos tinklelis, t.y. strypų serija, esanti maždaug 2,5 cm atstumu vienas nuo kito. Tada atliekos mechaniškai surenkamos nuo grotelių ir siunčiamos į specialią deginimo krosnį. Vanduo, išvalytas nuo šiukšlių, patenka į baseiną primenantį konteinerį, kuriame vandens judėjimas taip sulėtėja, kad nusėda smėlis; tada jis iš ten mechaniškai pašalinamas ir išvežamas į sąvartyną.
Pirminis valymas. Po pirminio apdorojimo vanduo yra išvalomas pirminiu būdu – jis lėtai praleidžiamas per dideles talpyklas, vadinamas pirminės nusodinimo talpyklos. Čia ji keletą valandų beveik nejuda. Tai leidžia sunkiausioms organinių medžiagų dalelėms, kurios sudaro 30-50% viso kiekio, nusėsti į dugną, iš kur jos surenkamos. Tuo pačiu metu riebios ir riebios medžiagos išplaukia į paviršių ir yra nugriebtos kaip kremas. Visa ši medžiaga vadinama žaliavinis dumblas. Vandenyje, išeinančiame iš pirminių nusodinimo rezervuarų, dar yra 50-70% nenusėdusių organinių koloidų ir beveik visos ištirpusios maistinės medžiagos. Antrinis apdorojimas apima likusių organinių medžiagų, bet ne ištirpusių maistinių medžiagų, pašalinimą.
Antrinis valymas. Šis valymas taip pat vadinamas biologinės, nes jame dalyvauja gyvi natūralūs skaidytojai ir detritivoriai, kurie sunaudoja organines medžiagas ir kvėpuodami paverčia ją vandeniu ir anglies dioksidu. Dažniausiai naudojamos dviejų tipų sistemos: lašeliniai biofiltrai ir aktyvusis dumblas. Sistemose su lašinamas biofiltras vanduo purslai ir teka upeliais per kumščio dydžio akmenų sluoksnį, kurio storis – 2-3 m. Atsitiktinai nuplauti nuo biofiltrų organizmai vėliau pašalinami iš vandens, kai patenka į antrinius nusodinimo rezervuarus, panašiai kaip pirminis nusodinimas. tankai. Juose nusėdusi medžiaga apdorojama kaip su žaliaviniu dumblu. Po pirminio valymo ir lašelinių biofiltrų nuotekos netenka 85-90% organinių medžiagų. Kitas antrinio valymo būdas vis labiau plinta - aktyviojo dumblo sistema. Tokiu atveju vanduo po pirminio valymo patenka į rezervuarą, kuriame galėtų tilpti kelios viena už kitos pastatytos priekabos. Detritivoris mišinys, vadinamas aktyviuoju dumblu, įpilamas į vandenį, kai jis patenka į rezervuarą. Judėdamas jis sukuria deguonies turtingą aplinką, idealiai tinkančią šiems organizmams vystytis. Kai jie maitinasi, organinių medžiagų, įskaitant patogeninius mikroorganizmus, kiekis mažėja. Išeinant iš aeracijos bako, vandenyje yra daug detritivorių, todėl jis nukreipiamas į antrinius nusodinimo rezervuarus. Kadangi organizmai paprastai kaupiasi detrito gabalėliuose, juos nusodinti gana lengva; nuosėdos tokios pat aktyvusis dumblas, kuris pumpuojamas atgal į aeracijos baką. Vanduo iš organinių medžiagų išvalomas 90-95 proc. Iki paskutinių dviejų dešimtmečių nebuvo skubaus poreikio atlikti papildomą vandens valymą po antrinio vandens valymo. Po to vanduo buvo tiesiog dezinfekuojamas balikliu ir išleidžiamas į natūralius rezervuarus. Tokia situacija vyrauja ir šiandien. Tačiau eutrofikacijos problemai aštrėjant, vis daugiau miestų įveda dar vieną etapą – po gydymo, pašalina maistines medžiagas.
Papildomas gydymas. Po antrinio valymo vanduo eina į papildomą apdorojimą, kuris pašalina vieną ar daugiau maistinių medžiagų. Yra daug būdų tai padaryti. Vanduo gali būti 100% išvalytas distiliuojant arba mikrofiltruojant. Tokio vandens kiekio valymas aukščiau nurodytais būdais yra per daug švaistomas, todėl šiuo metu kuriami ir diegiami įperkamesni metodai. Pavyzdžiui, fosfatus galima pašalinti į vandenį įpilant kalkių (kalcio jonų). Kalcis chemiškai reaguoja su fosfatu ir susidaro netirpus kalcio fosfatas, kurį galima pašalinti filtruojant. Jei fosfato perteklius yra pagrindinė eutrofikacijos priežastis, to jau pakanka. Tinkamai išvalius, galima užtikrinti, kad gautas vanduo būtų tinkamas gerti.
Dezinfekcija. Kad ir kaip kruopščiai būtų valomos nuotekos, jos dažniausiai dezinfekuojamos chloruojant, prieš išleidžiant į natūralius vandens telkinius, siekiant sunaikinti patogeninius organizmus, kurie galėjo išgyventi. Chloro dujų (Cl2) naudojimas šiuo tikslu susijęs su tam tikrais aplinkosaugos klausimais, kuriuos reikia aptarti. Yra saugesnių dezinfekavimo priemonių, tokių kaip ozonas (O3). Jis itin naikina mikroorganizmus ir, veikdamas juos, skyla į dujinį deguonį, kuris pagerina vandens kokybę. Tačiau ozonas yra ne tik toksiškas, bet ir sprogus. Taip pat siūloma vandenį apšviesti ultravioletiniais ar kitokiais mikroorganizmus naikinančiais, bet jokio šalutinio poveikio neturinčiais spinduliais.
Išvada.
Vandens ciklas, šis ilgas jo judėjimo kelias, susideda iš kelių etapų: garavimo, debesų susidarymo, kritulių, nutekėjimo į upelius ir upes ir vėl išgaravimo. Per visą savo kelią vanduo pats gali apsivalyti nuo į jį patenkančių teršalų.
Teoriškai vandens ištekliai yra neišsenkantys, nes racionaliai naudojant jie nuolat atnaujinami vandens ciklo gamtoje procese. Net netolimoje praeityje buvo manoma, kad Žemėje yra tiek daug vandens, kad, išskyrus kai kurias sausas vietoves, žmonėms nereikėjo jaudintis, kad jo pritrūks. Tačiau vandens suvartojimas auga tokiais tempais, kad žmonija vis dažniau susiduria su problema, kaip patenkinti būsimus jo poreikius. Daugelyje pasaulio šalių ir regionų šiandien jau jaučiamas vandens išteklių trūkumas, kuris kasmet didėja.
Žemės vandens (upių, ežerų, telkinių, požeminio vandens) taršos problema yra glaudžiai susijusi su gėlo vandens tiekimo problema, todėl vandens telkinių užterštumo lygio stebėsenai ir stebėsenai skiriamas ypatingas dėmesys. Ekonominis racionalaus vandens naudojimo ir apsaugos reglamentavimas apima: racionalaus vandens naudojimo ir apsaugos priemonių planavimą ir finansavimą; vandens naudojimo apribojimų nustatymas; nustatyti mokėjimo už vandens naudojimą ir vandens suvartojimą standartus; apmokėjimo už teršalų išleidimą į vandens telkinius normatyvų nustatymas; mokesčių, kreditų ir kitų lengvatų teikimas naudojant mažai atliekų ir neatliekų technologijas, vykdant kitą veiklą, kai jos turi reikšmingos įtakos racionalaus vandens naudojimo ir apsaugos srityje; žalos, padarytos vandens telkiniams ir žmonių sveikatai dėl vandens teisės aktų pažeidimo, atlyginimas.
Literatūra
Yu.V. Novikovas, Ekologija, aplinka ir žmonės. 2000 m 320 p
A.N. Pavlovas, V.M.Kirillovas, Gyvybės sauga ir aplinkos plėtros perspektyvos, 2002, 352 p
Ekologija. V.I.Korobkinas, L.V.peredelskis, 2003 m 576 p
Inžinerinė ekologija ir aplinkos vadyba / red.
N.I.Ivanova ir I.M.Fadina, Maskva 2001. p.528
Nuo mokslo ir technologijų revoliucijos laikų žmonija sparčiai naikina gamtą ir jos išteklius, vis mažiau galvodama apie jų pasipildymo sunkumus.
Branduolinė energetika, metalurgijos ir chemijos pramonės plėtra – aktyvi žmogaus veikla palieka pėdsaką visuose aplinkos elementuose: floroje, faunoje, ore, dirvožemyje, vandenyje.
Gausus gamtos išteklių švaistymas paskatino mokslininkus apsvarstyti aplinkosaugos problemas, nustatyti pagrindinius teršalus ir kovos su jais būdus.Pagrindiniai gamtos nuoditojai šiuo metu yra junginiai, kuriuos gamina pramonės ir energetikos objektai, elektromagnetinė ir radioaktyvioji spinduliuotė, buitinės atliekos, naftos produktai ir kitos kenksmingos medžiagos. Taršos kiekis
Skiriama pirminė ir antrinė tarša: esant pirminei taršai, kenksmingos medžiagos susidaro tiesiogiai vykstant natūraliems ar antropogeniniams procesams, o esant antrinei taršai, kenksmingos medžiagos susidaro aplinkoje iš pirminių. Daugeliu atvejų antriniai teršalai yra toksiškesni nei pirminiai.
Teršalo veikimo mechanizmas gali būti įvairus: kai kurios medžiagos dirgina, keičia gleivinės rūgštingumo lygį arba dirgina nervų galūnes; kiti keičia redokso reakcijų santykį organizme; dar kiti ląstelėse pakeičia cheminius elementus ir junginius; ketvirta – daryti įtaką elektromagnetiniams ir mechaniniams virpesiams organizme.
Kategorijos
Technogeniniai teršalai skirstomi į šias kategorijas: 
- Kilmė(mechaniniai, biologiniai, fiziniai, cheminiai, energetiniai ir medžiaginiai).
- Veiksmo trukmė(vidutinio stabilumo, pusiau atsparus, nestabilus ir stabilus).
- Įtaka(netiesioginis ir tiesioginis).
- Charakteris(atsitiktinis, lydintis, tyčinis).
- Pavojaus lygis(toksiškumo lygis).
- Paplitimas(vietinis, regioninis, pasaulinis, erdvė).
Kilmė
Atsižvelgiant į jų kilmę, išskiriami šie tipai:
O labiausiai paplitusi yra mechaninė aplinkos tarša, nes su tuo kasdien susiduria kiekvienas planetos gyventojas. Didžioji dalis mechaninių atliekų yra plastikas, kuris praktiškai nesuyra, todėl gamta, nepaisant joje esančių apsauginių mechanizmų, pati nesugeba susidoroti su mechaninėmis atliekomis.
Tai taip pat tiesiogiai susijusi su nuolatiniu žmogaus vykdomu naujų pastatų statybos procesu. Visų rūšių sąvartynai, kuriuose kaupiami dideli kietųjų buitinių atliekų kiekiai, yra ekologinių nelaimių vietos.
Cheminis kaip labiausiai paplitęs
Cheminė tarša reguliariai puola visas biosferos dalis, nes kasdien išmetama iki tonų cheminių medžiagų. Tai veikia mikroelementų pusiausvyrą, ardo mikroflorą, mažina ekosistemos elementų produktyvumą ir apskritai sutrikdo jos pusiausvyrą.
Specialiai kontrolei reikalingi cheminiai elementai, tokie kaip sunkieji metalai (įskaitant kadmį, arseną, gyvsidabrį ir šviną), kurių platinimą palengvina metalurgijos gamyklos, gamyklos, pramonės sandėliai ir įmonės, kurių veikla susijusi su naudingųjų iškasenų paieška.
Pesticidai gali paveikti centrinę nervų sistemą, išprovokuoti alergines reakcijas, sukelti vėžį ir netgi pakeisti genetinį kodą.
Mutuojantys kenkėjai, prieš kuriuos iš pradžių buvo skirti pesticidai, provokuoja žmones išmesti dar didesnius kiekius cheminių medžiagų.
Cheminių medžiagų išsiskyrimas veikia ne tik dirvožemį, florą ir fauną. Žmogaus sukelta atmosferos tarša pasižymi sieros dujų gausa, dėl kurios kyla rūgštus lietus, kuris užkrečia ir naikina švarius vandens telkinius bei miškus.
Dėl aerozolinių purškiklių naudojimo pasekmės gali net sunaikinti planetos ozono sluoksnį, kuris apsaugo visus jos gyventojus nuo ultravioletinių spindulių.
Aplinkos padėtis Rusijoje
Aplinkos padėtis mūsų šalyje yra įtempta. Finansavimo trūkumas ir bendra laissez-faire politika švarios aplinkos atžvilgiu tik dar labiau pablogina situaciją.
Pramoninės emisijos sumažina augalų atsparumą šalčiui, o tai daro įtaką žemės ūkiui. Šiauriniai Rusijos regionai, kuriems būdingas drėgnas ir drumstas klimatas, kartu su nuodingų medžiagų buvimu atmosferoje, kelia grėsmę augalų išnykimui ir dykumų susidarymui.
Žmogaus sukurti radioaktyviosios spinduliuotės šaltiniai yra rentgeno spindulius naudojančios medicinos įstaigos, aukštą spinduliuotę turinčios statybinės medžiagos: granitas, skalda, pemza ir, kaip bebūtų keista, buitinė technika, naudojanti radį, pavyzdžiui, laikrodžiai su šviesos ciferblatu.
Trūkstant gėlo vandens, užteršto vandens telkinių savaiminio išsivalymo problema ypač opi: išleidžiant kenksmingas medžiagas atsiranda įvairių suspensijų, tirpalų.
Organinės medžiagos oksiduojasi ir išskiria šilumą, susidaro anglies dioksidas ir vanduo – taip rezervuaras išvalomas nuo organinių medžiagų, tačiau jame sparčiai mažėja deguonies kiekis. Kai jis visiškai išnaudojamas, anaerobiniai organizmai pradeda daugintis, o visi aerobiniai organizmai miršta. Tokiu atveju savaiminis apsivalymas sustoja, prasideda organinių medžiagų irimas, o tai susiję su toksinių medžiagų (amoniako, metano ir vandenilio sulfido) susidarymu. Taigi, rezervuaras tampa „negyvas“.
Siekiant kovoti su pasauline aplinkos tarša, būtina kuo labiau sumažinti toksiškų pesticidų naudojimą. Mažai atliekų, o idealiu atveju beatliekė gamyba taip pat bus efektyvi.
Gamybos sukūrimas sumažins neteisėto kenksmingų medžiagų išmetimo pasikartojimą.
Būtinas detalus situacijos stebėjimas visais lygiais – yra išmetamų teršalų normos, kurių niekada negalima viršyti.
Bet svarbiausia: žmogaus sąmonėje turi įvykti pokytis, kuris turėtų išmokti rūpintis viskuo, ko grynumas yra jo paties gyvenimo garantas.
Technogeninės emisijos ir poveikis
Ankstesniame skyriuje iš esmės buvo nagrinėjamos dvi didelės antropogeninio poveikio kategorijos: a) kraštovaizdžio ir gamtinių kompleksų vientisumo pokyčiai ir b) gamtos išteklių pašalinimas. Šis skyrius skirtas ekosferos ir žmogaus aplinkos technogeninei taršai. Technogeninė aplinkos tarša yra akivaizdžiausias ir greičiausias neigiamas priežastinis ryšys ekosferos sistemoje: „ekonomika, gamyba, technologijos, aplinka“. Tai lemia didelę technosferos aplinkos intensyvumo dalį ir lemia ekologinių sistemų degradaciją, globalius klimato ir geocheminius pokyčius, žalą žmonėms. Pagrindinės taikomosios ekologijos pastangos yra nukreiptos į gamtos ir žmogaus aplinkos taršos prevenciją.
Ryžiai. 6.1. Žmogaus sukeltos aplinkos taršos klasifikacija
Technogeninio poveikio klasifikacija, sukeltas aplinkos taršos apima šias pagrindines kategorijas:
1. Medžiagų ir energetinės charakteristikosįtaka: mechaniniai, fiziniai (terminiai, elektromagnetiniai, radiaciniai, akustiniai), cheminiai, biologiniai veiksniai ir veiksniai bei įvairūs jų deriniai (6.1 pav.). Daugeliu atvejų tokie agentai yra išmetamųjų teršalų(t. y. emisijos – emisijos, kriauklės, radiacija ir kt.) iš įvairių techninių šaltinių.
2. Kiekybinės charakteristikos poveikis: stiprumas ir pavojingumo laipsnis (veiksnių ir poveikių intensyvumas, masė, koncentracija, „dozinio poveikio“ tipo charakteristikos, toksiškumas, leistinumas pagal aplinkos ir sanitarinius standartus); erdviniai masteliai, paplitimas (vietinis, regioninis, pasaulinis).
3. Laiko parametrai ir efektų skirtumai pagal efektų pobūdį: trumpalaikis ir ilgalaikis, nuolatinis ir nestabilus, tiesioginis ir netiesioginis, turintis ryškų ar paslėptą pėdsakų poveikį, grįžtamasis ir negrįžtamas, faktinis ir potencialus; slenksčio efektai.
4. Smūgių objektų kategorijos:įvairūs gyvi recipientai (t.y. gebantys suvokti ir reaguoti) – žmonės, gyvūnai, augalai; aplinkos komponentai (gyvenviečių ir patalpų aplinka, gamtos peizažai, žemės paviršius, dirvožemis, vandens telkiniai, atmosfera, arti Žemės erdvė); gaminiai ir konstrukcijos.
Kiekvienoje iš šių kategorijų galimas tam tikras veiksnių, savybių ir objektų aplinkosaugos reikšmės reitingas. Apskritai, atsižvelgiant į dabartinių poveikių pobūdį ir mastą, svarbiausia cheminė tarša, o didžiausia galima grėsmė kyla iš radiacija. Kalbant apie įtakos objektus, visų pirma, žinoma, yra asmuo. Pastaruoju metu ypatingą pavojų kelia ne tik taršos augimas, bet ir bendras jos poveikis, kuris dažnai viršija galutinį paprasčiausio pasekmių sumavimo efektą.
Aplinkosaugos požiūriu visi biotiniame cikle nedalyvaujantys technosferos produktai yra teršalai. Net ir tie, kurie chemiškai inertiški, nes užima vietą ir tampa ekotopų balastu. Pramonės produktai ilgainiui taip pat tampa teršalais ir sudaro „išmestas atliekas“. Siauresne prasme materialūs teršalai - teršalų(iš lot. pollutio – sutepimas) – apsvarstykite atliekas ir produktus, kurie gali turėti daugiau ar mažiau specifinį neigiamą poveikį aplinkos kokybei arba tiesiogiai paveikti gavėjus. Priklausomai nuo to, kokia terpė – oras, vanduo ar žemė – yra užteršta tam tikromis medžiagomis, atitinkamai jos išskiriamos aeroteršalai, hidroteršalai ir terateršalai.
Aplinkos tarša – tai netyčiniai, nors ir akivaizdūs, lengvai atpažįstami aplinkosaugos pažeidimai. Jie išryškėja ne tik todėl, kad daugelis iš jų yra reikšmingi, bet ir dėl to, kad juos sunku suvaldyti ir jie kupini nenumatytų padarinių. Kai kurie iš jų, pavyzdžiui, žmogaus sukeltas CO 2 išmetimas arba šiluminė tarša, iš esmės yra neišvengiami tol, kol yra kuro energijos.
Pasaulinės taršos kiekybinis įvertinimas. Atliekų mastai pasaulinėje antropogeninėje medžiagų balanse buvo aprašyti ankstesniame skyriuje. Prisiminkime, kad bendra šiuolaikinės žmonijos atliekų ir technosferos produktų masė yra beveik 160 Gt/metus, iš kurių apie 10 Gt sudaro produktų masę, t.y. „vėluotas išvykimas“.
Taigi, Vidutiniškai vienas planetos gyventojas per metus išmeta apie 26 tonas visų antropogeninių teršalų. 150 Gt atliekų pasiskirsto maždaug taip: 45 Gt (30 %) išmetama į atmosferą, 15 Gt (10 %) išleidžiama į vandens telkinius, 90 Gt (60 %) patenka į žemės paviršių.
Šie išmetamųjų teršalų kiekiai yra tokie dideli, kad net ir mažos nuodingų priemaišų koncentracijos juose gali sudaryti didžiulį kiekį. Įvairiais ekspertų vertinimais, technogeninių teršalų, suskirstytų į skirtingas pavojingumo klases, bendra masė svyruoja nuo 1J5 iki 1/8 Gt per metus. tie. maždaug 250–300 kg kiekvienam Žemės gyventojui.Štai viskas minimalus balas pasaulinė cheminė tarša.
Technosferos chemikalizacija dabar pasiekė tokį mastą, kuris daro didelę įtaką visos ekosferos geocheminei išvaizdai. Bendra visos pasaulio chemijos pramonės pagamintų produktų ir chemiškai aktyvių atliekų masė (kartu su susijusia gamyba) viršijo 1,5 Gt/metus. Beveik visą šį kiekį galima priskirti teršalams. Tačiau tai ne tik bendra masė, bet ir daugelio pagamintų medžiagų skaičius, įvairovė ir toksiškumas. Pasaulinė cheminių medžiagų nomenklatūra apima daugiau nei 10 7 cheminius junginius; Kasmet jų skaičius padidėja keliais tūkstančiais. Pagaminta ir rinkai siūloma daugiau nei 100 tūkstančių medžiagų, masiškai pagaminama apie 5 tūkst. Tačiau didžioji dauguma gaminamų ir naudojamų medžiagų nėra įvertintos jų toksiškumo ir pavojingumo aplinkai požiūriu.
Technogeninių emisijų šaltiniai skirstomi į organizuotus ir neorganizuotus, stacionarius ir mobiliuosius. Organizuotašaltiniuose įrengti specialūs kryptingo išmetamųjų teršalų šalinimo įtaisai (vamzdžiai, vėdinimo šachtos, išleidimo kanalai ir latakai ir kt.);
emisijos iš neorganizuotasšaltiniai yra savavališki. Šaltiniai taip pat skiriasi geometrinėmis charakteristikomis (taškinė, linijinė, plotas) ir darbo režimu – nuolatinis, periodinis, pliūpsnis.
Procesai ir technologijos. Pagrindinės cheminės ir šiluminės taršos šaltiniai yra termocheminiai procesai energijoje - kuro degimas ir susiję terminiai bei cheminiai procesai ir nuotėkiai. Pagrindinės reakcijos, lemiančios anglies dvideginio, vandens garų ir šilumos išsiskyrimą (Q):
Anglis: C + O 2 ¾® CO 2 ir
Angliavandeniliai: C n H m + (n + 0,25 m) O 2 ¾® nCO 2 + (0,5 m) H 2 O,
kur Q = 102,2 (n + 0,25 m) + 44,4 (0,5 m) kJ/mol.
Susijusios reakcijos, lemiančios kitų teršalų išmetimą, yra susijusios su įvairių priemaišų kiekiu kure, su oro azoto termine oksidacija ir su antrinės reakcijos jau atsirandantis aplinkoje. Visos šios reakcijos lydi šiluminių stočių, pramoninių krosnių, vidaus degimo variklių, dujų turbinų ir reaktyvinių variklių darbą, metalurgijos procesus, mineralinių žaliavų skrudinimą. Prie nuo energijos priklausomos aplinkos taršos didžiausią indėlį įneša šiluminė energetika ir transportas.
Ryžiai. 6.2. Šiluminės elektrinės poveikis aplinkai
1 - katilas; 2 - vamzdis; 3 - garo vamzdis; 4 - elektros generatorius;
5 - elektros pastotė; 6 - kondensatorius; 7 - vandens paėmimas kondensatoriui aušinti; 8 - vandens tiekimas į katilą; 9 - elektros perdavimo linija;
10 - elektros vartotojai; 11 - tvenkinys
Bendras šiluminės elektrinės (TAE) poveikio aplinkai vaizdas parodytas pav. 6.2. Deginant kuras, visa jo masė virsta kietomis, skystomis ir dujinėmis atliekomis. Duomenys apie pagrindinių oro teršalų emisijas eksploatuojant šilumines elektrines pateikti lentelėje. 6.1.
6.1 lentelė
Savitasis išmetamųjų teršalų kiekis į atmosferą eksploatuojant 1000 MW galios šilumines elektrines su įvairių rūšių kuru, g/kW* valandą
Vertybių diapazonas priklauso nuo kuro kokybės ir degimo įrenginių tipo. 1000 MW anglimi kūrenama elektrinė, kurioje neutralizuojama 80 % sieros dioksido, kasmet į atmosferą išmeta 36 mlrd. m 3 išmetamųjų dujų, 5000 tonų SO 2, 10 000 tonų NO x 3 000 tonų dulkių ir dūmų. dalelių, 100 mln. m 3 garų, 360 tūkst. tonų pelenų ir 5 mln. m 3 nuotekų, turinčių priemaišų nuo 0,2 iki 2 g/l. Kuro šiluminės energetikos pramonėje vidutiniškai 1 tonai standartinio kuro išmetama apie 150 kg teršalų. Iš viso per metus stacionarūs šilumos ir energijos šaltiniai visame pasaulyje išmeta apie 700 milijonų tonų įvairių pavojingumo klasių teršalų, iš jų apie 400 milijonų tonų oro teršalų.
Skaičius vidaus degimo varikliai(ICE) pasaulyje viršijo 1 mlrd. Iš jų apie 670 mln. yra automobilių varikliai. Likusi suma susijusi su kitų rūšių transportu, žemės ūkio technika, karine technika, smulkiąja variklių įranga ir stacionariais vidaus degimo varikliais. Daugiau nei 80 % transporto priemonių parko sudaro lengvieji automobiliai. Iš šiuo metu pasaulyje pagaminamos 3,3 milijardo tonų naftos beveik 1,5 milijardo tonų (45 proc.) sunaudoja visų rūšių transportas, iš jų 1,2 milijardo tonų – lengvieji automobiliai.
Panagrinėkime „vidutinio“ lengvojo automobilio su karbiuratoriniu varikliu medžiagų apykaitą, kai degalų sąnaudos mišriu važiavimo režimu yra 8 litrai (6 kg) 100 km. Kai variklis veikia optimaliai, sudegus 1 kg benzino sunaudojama 13,5 kg oro ir išmetama 14,5 kg atliekų. Jų sudėtis parodyta lentelėje. 6.2. Atitinkamos dyzelinio variklio emisijos yra šiek tiek mažesnės. Apskritai šiuolaikinio automobilio išmetamosiose dujose užfiksuojama iki 200 atskirų medžiagų. Bendra teršalų masė - vidutiniškai apie 270 g 1 kg sudegusio benzino - duoda apie 340 mln. tonų visame pasaulyje sunaudojamų degalų sunkvežimiai, autobusai) padidins šį skaičių mažiausiai iki 400 mln. o kenksmingi aerozoliai yra labai reikšmingi.
6.2 lentelė
Transporto priemonių išmetamųjų dujų sudėtis, tūrio proc
Metalurginiai procesai yra pagrįsti metalų išgavimu iš rūdų, kur jie daugiausia yra oksidų arba sulfidų pavidalu, naudojant šilumines ir elektrolitines reakcijas. Tipiškiausios santraukos (supaprastintos) reakcijos:
(geležis) Fe 2 O 3 + 3C + O 2 . ¾®2Fe + CO + 2CO 2;
(varis) Cu 2 S + O 2 ¾® 2Cu + SO 2 ;
(aliuminis, elektrolizė) Al 2 O 3 + 2O ¾® 2A1 + CO + CO 2.
Technologinė grandinė juodoji metalurgija apima granulių ir aglomeratų, kokso, aukštakrosnių, plieno gamybos, valcavimo, ferolydinių, liejyklų ir kitas pagalbines technologijas. Visus metalurginius procesus lydi intensyvi aplinkos tarša (6.3 lentelė). Gaminant koksą, papildomai išsiskiria aromatiniai angliavandeniliai, fenoliai, amoniakas, cianidai ir daugybė kitų medžiagų. Juodoji metalurgija sunaudoja daug vandens. Nors pramoniniai poreikiai 80 - 90 % patenkinami perdirbant vandens tiekimo sistemas, gėlo vandens paėmimas ir užterštų nuotekų išleidimas pasiekia labai didelius kiekius, atitinkamai apie 25 - 30 m 3 ir 10 - 15 m 3 1 tonai pilno vandens. ciklo gaminiai. Su nuotekomis į vandens telkinius patenka nemaži kiekiai suspenduotų medžiagų, sulfatų, chloridų, sunkiųjų metalų junginių.
6.3 lentelė
Pagrindinių juodosios metalurgijos etapų (be kokso gamybos) dujų emisijos (prieš gryninimą), kg/t atitinkamo produkto
* kg/m metalinis paviršius
Spalvotoji metalurgija, Nepaisant santykinai mažesnių gamybos medžiagų srautų, pagal bendrą išmetamųjų teršalų toksiškumą ji nenusileidžia juodajai metalurgijai. Be didelio kiekio kietų ir skystų atliekų, kuriose yra tokių pavojingų teršalų kaip švinas, gyvsidabris, vanadis, varis, chromas, kadmis, talis ir kt., taip pat išsiskiria daug oro teršalų. Metalurginiu būdu apdorojant sulfidines rūdas ir koncentratus, susidaro didelė masė sieros dioksido. Taigi apie 95% visų kenksmingų dujų išmetimo iš Norilsko kasybos ir metalurgijos gamyklos sudaro SO 2, o jo panaudojimo laipsnis neviršija 8%.
Chemijos pramonės su visomis šakomis technologijos (pagrindinė neorganinė chemija, naftos chemija, miško chemija, organinė sintezė, farmakologinė chemija, mikrobiologinė pramonė ir kt.) turi daug iš esmės atvirų medžiagų ciklų. Pagrindiniai kenksmingų išmetamųjų teršalų šaltiniai yra neorganinių rūgščių ir šarmų, sintetinės gumos, mineralinių trąšų, pesticidų, plastikų, dažiklių, tirpiklių, ploviklių, alyvos krekingo gamybos procesai. Chemijos pramonės kietųjų, skystųjų ir dujinių atliekų sąrašas yra didžiulis tiek pagal teršalų masę, tiek pagal jų toksiškumą. Rusijos Federacijos chemijos komplekse kasmet susidaro daugiau nei 10 milijonų tonų pavojingų pramoninių atliekų.
Įvairios gamybos pramonės technologijos, pirmiausia mechaninės inžinerijos, apima daugybę skirtingų terminių, cheminių ir mechaninių procesų (liejyba, kalimas, apdirbimas, metalų suvirinimas ir pjovimas, surinkimas, galvaninis, dažų ir lako apdorojimas ir kt.). Jie išskiria daug kenksmingų teršalų, teršiančių aplinką. Didelį indėlį į bendrą aplinkos taršą taip pat įneša įvairūs procesai, lydintys mineralinių žaliavų gavybą ir sodrinimą bei statybas. Įvairių pramonės sektorių indėlis į aplinkos taršą parodytas pav. 6.3.
Žemės ūkis ir kasdienis žmonių gyvenimas su savo atliekomis – augalų, gyvūnų ir žmonių liekanomis ir atliekomis – iš esmės nėra aplinkos taršos šaltiniai, nes šie produktai gali būti įtraukti į biotinį ciklą. Tačiau, pirma, šiuolaikinėms žemės ūkio technologijoms ir komunalinėms paslaugoms būdingas koncentruotas daugumos atliekų išleidimas, dėl kurio vietiškai per didelės leistinos organinių medžiagų koncentracijos ir tokie reiškiniai kaip eutrofikacija ir vandens telkinių tarša. Antra, ir dar rimčiau, žemės ūkis ir žmonių kasdienybė yra tarpininkai ir dalyviai, išsklaidant ir paskirstant didelę dalį pramoninės taršos paskirstytų išmetamųjų teršalų srautų, naftos produktų likučių, trąšų, pesticidų ir įvairių panaudotų produktų, šiukšlių pavidalu. – nuo tualetinio popieriaus iki apleistų fermų ir miestų.
Tarp visų aplinkų vyksta nuolatinė dalis teršalų: didelė dalis aerozolių, dujų, dūmų ir dulkių priemaišų iš atmosferos patenka ant žemės paviršiaus ir į vandens telkinius, dalis kietųjų atliekų iš žemės paviršiaus. yra nuplaunamas į vandens telkinius arba išsklaidomas oro srovėmis. Aplinkos tarša žmogų veikia tiesiogiai arba per biologinį ryšį (6.4 pav.). Technogeniniuose teršalų srautuose pagrindinę vietą užima transportuojančios terpės – oras ir vanduo.
Ryžiai. 6.3. Santykinis Rusijos Federacijos pramonės sektorių indėlis į aplinkos taršą, % (1996 m.)
A – teršalų išmetimas į atmosferą;
B - užterštų nuotekų išleidimas
Ryžiai. 6.4. Aplinkos taršos poveikio diagrama
Oro tarša
Oro teršalų sudėtis, kiekis ir pavojingumas. Iš 52 Gt pasaulinių antropogeninių išmetamųjų teršalų į atmosferą daugiau nei 90 % sudaro anglies dioksidas ir vandens garai, kurie paprastai nėra klasifikuojami kaip teršalai (ypatingas CO 2 emisijų vaidmuo aptariamas toliau). Žmogaus sukeltos emisijos į orą sudaro dešimtis tūkstančių atskirų medžiagų. Tačiau labiausiai paplitusių „didelio tonažo“ teršalų yra palyginti nedaug. Tai įvairios kietosios dalelės (dulkės, dūmai, suodžiai), anglies monoksidas (CO), sieros dioksidas (SO 2), azoto oksidai (NO ir NO 2), įvairūs lakieji angliavandeniliai (CH x), fosforo junginiai, vandenilio sulfidas (H). 2 S ), amoniakas (NH 3), chloras (C1), vandenilio fluoridas (HF). Pirmųjų penkių šio sąrašo medžiagų grupių kiekiai, išmatuoti dešimtimis milijonų tonų ir išmesti į orą visame pasaulyje ir Rusijoje, pateikti lentelėje. 6.4. Kartu su kitomis lentelėje nenurodytomis medžiagomis bendra iš visų organizuotų šaltinių išmetamų teršalų masė, kurių emisiją galima išmatuoti, yra apie 800 mln . Tai taip pat neapima tos dalies kenksmingų medžiagų, kurios sugaunamos naudojant įvairias išmetamųjų dujų valymo priemones.
Didžiausia oro tarša yra tik pramoniniuose regionuose. Apie 90 % išmetamų teršalų patenka iš 10 % sausumos ploto ir daugiausia yra Šiaurės Amerikoje, Europoje ir Rytų Azijoje. Ypač stipriai užterštas didžiųjų pramoninių miestų oro baseinas, kur žmogaus sukelti šilumos ir oro teršalų srautai, ypač esant nepalankioms oro sąlygoms (aukštam atmosferos slėgiui ir šiluminėms inversijoms), dažnai sukuria dulkių kupolus ir reiškinius. skiemuo - toksiški rūko, dūmų, angliavandenilių ir kenksmingų oksidų mišiniai. Tokias situacijas lydi didelis daugelio oro teršalų didžiausios leistinos koncentracijos viršijimas.
6.4 lentelė
Penkių pagrindinių teršalų išmetimas į orą pasaulyje ir Rusijoje (milijonai tonų)
Valstybinės apskaitos duomenimis, bendras teršalų išmetimas Rusijos Federacijos teritorijoje 1991-1996 m. sumažėjo 36,3%, tai yra gamybos sumažėjimo pasekmė. Tačiau išmetamųjų teršalų mažėjimo greitis yra mažesnis nei gamybos mažėjimo tempas, o vienam BNP vienetui išmetamų teršalų kiekis į atmosferą išlieka toks pat.
Daugiau nei 200 Rusijos miestų, kuriuose gyvena 65 milijonai žmonių, nuolat viršija maksimalias leistinas toksinių medžiagų koncentracijas. 70 miestų gyventojai sistemingai susiduria su MPC viršijimu 10 ar daugiau kartų. Tarp jų yra tokie miestai kaip Maskva, Sankt Peterburgas, Samara, Jekaterinburgas, Čeliabinskas, Novosibirskas, Omskas, Kemerovas, Chabarovskas. Išvardintuose miestuose pagrindinį indėlį į bendrą kenksmingų medžiagų emisiją sudaro automobilių transportas, pavyzdžiui, Maskvoje jis siekia 88%, Sankt Peterburge – 71%. Uralo ekonominis regionas pirmauja pagal bendrąjį teršalų išmetimą į atmosferą. Be to, visa Rusija nėra pagrindinė kenksmingų teršalų į atmosferą tiekėja, nes oro teršalų srautas vienam gyventojui ir šalies ploto vienetui yra žymiai mažesnis nei JAV ir Vakarų Europos šalyse. Tačiau jie yra pastebimai didesni už BNP vienetą. Tai rodo didelį gamybos išteklių intensyvumą, pasenusias technologijas ir nepakankamą išmetamųjų teršalų valymo priemonių naudojimą. Iš 25 tūkstančių atmosferą teršiančių Rusijos įmonių tik 38% yra įrengti dulkių ir dujų valymo įrenginiai, iš kurių 20% neveikia arba dirba neefektyviai. Tai viena iš padidėjusių kai kurių smulkių, bet toksiškų teršalų – angliavandenilių ir sunkiųjų metalų – išmetimo priežasčių.
Rusija užima nepalankią geografinę padėtį oro teršalų tarpvalstybinio transportavimo atžvilgiu. Dėl vyraujančio vakarų vėjo nemažą oro taršos dalį Europos Rusijos teritorijoje (ER) sudaro aerogeninis transportas iš Vakarų ir Vidurio Europos šalių bei kaimyninių šalių. Apie 50% užsienio sieros junginių ir azoto oksidų EPR tiekia Ukraina, Lenkija, Vokietija ir kitos Europos šalys.
Už integruotas oro baseino būklės įvertinimas Naudojamas bendros oro taršos indeksas:
(6.1)
čia q i vidutinė metinė i-ro medžiagos koncentracija ore;
A i – medžiagos pavojingumo koeficientas i-ro, atvirkštinė šios medžiagos maksimaliai leistinai koncentracijai: A i = 1/didžiausia koncentracija i;
C i – koeficientas, priklausantis nuo medžiagos pavojingumo klasės: C i – 1,5; 1,3; 1,0 ir 0,85 atitinkamai 1, 2, 3 ir 4 pavojingumo klasėms (trumpa informacija apie didžiausią leistiną pagrindinių oro teršalų koncentraciją ir pavojingumo klases pateikta PZ priede).
I m yra supaprastintas rodiklis ir paprastai skaičiuojamas t = 5 – reikšmingiausios medžiagų koncentracijos, lemiančios bendrą oro taršą. Dažniausiai šiame penketuke esančios medžiagos yra benzopirenas, formaldehidas, fenolis, amoniakas, azoto dioksidas, anglies disulfidas ir dulkės. I m indeksas svyruoja nuo vienetų iki 15-20 – itin pavojingas taršos lygis. 1996 m. į miestų, kuriuose oro tarša yra didžiausia (I m > 14), sąrašą buvo įtraukti 44 Rusijos miestai.
Žemės atmosfera dėl joje vykstančių fizikinių, cheminių ir biologinių procesų turi savybę apsivalyti nuo teršalų. Tačiau technogeninių taršos šaltinių galia išaugo tiek, kad apatiniame troposferos sluoksnyje kartu su vietiniu kai kurių dujų ir aerozolių koncentracijos padidėjimu vyksta globalūs pokyčiai. Žmogus įsiveržia į biotos subalansuotų medžiagų ciklą, smarkiai padidindamas kenksmingų medžiagų išmetimą į atmosferą, bet neužtikrindamas jų pašalinimo. Daugelio antropogeninių medžiagų (anglies dioksido, metano, azoto oksidų ir kt.) koncentracija atmosferoje sparčiai auga. Tai rodo, kad Biotos asimiliacijos potencialas artimas išsekimui.
Technogeniniai sieros ir azoto oksidai atmosferoje. Rūgštiniai krituliai. Pagal daugybę rodiklių, visų pirma pagal kenksmingo poveikio masę ir paplitimą, atmosferos teršalas laikomas pirmuoju sieros dioksidas. Jis susidaro oksiduojant sierą, esančią kure arba sulfidinėse rūdose. Didėjant aukštoje temperatūroje vykstančių procesų galiai, daugeliui šiluminių elektrinių paverčiant dujomis ir didėjant automobilių parkui, didėja išmetamų teršalų kiekis. azoto oksidai, susidaro oksiduojantis atmosferos azotui. Į atmosferą patekus dideliems kiekiams SO 2 ir azoto oksidų, pastebimai sumažėja atmosferos kritulių pH. Taip nutinka dėl antrinių reakcijų atmosferoje, dėl kurių susidaro stiprios rūgštys – sieros ir azoto. Šios reakcijos apima deguonies ir vandens garus, taip pat technogenines dulkių daleles kaip katalizatorius:
2SO2 + O2 + 2H2O¾® 2H2SO4;
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 ¾® 4HNO 3.
Nemažai šių reakcijų tarpinių produktų atsiranda ir atmosferoje. Atmosferos drėgmei ištirpus rūgštims, susidaro krituliai "rūgštus lietus". Kritulių pH kai kuriais atvejais sumažėja 2 - 2,5 vienetų, t.y. vietoj įprastų 5,6 – 5,7 iki 3,2 – 3,7. Reikėtų prisiminti, kad pH yra neigiamas vandenilio jonų koncentracijos logaritmas, todėl vanduo, kurio pH = 3,7, yra šimtą kartų „rūgštesnis“ nei vanduo, kurio pH = 5,7. Pramonės zonose ir sieros bei azoto oksidų atmosferos pernešimo zonose lietaus vandens pH svyruoja nuo 3 iki 5. Rūgštūs krituliai ypač pavojingi vietovėse, kuriose yra rūgštus dirvožemis ir mažas natūralių vandenų buferinis pajėgumas. Amerikoje ir Eurazijoje tai didžiulės teritorijos į šiaurę nuo 55° šiaurės platumos. Technogeninė rūgštis, be tiesioginio neigiamo poveikio augalams, gyvūnams ir mikroflorai, didina dirvožemio katijonų judrumą ir išplovimą, išstumia anglies dvideginį iš dirvožemio karbonatų ir organinių medžiagų, rūgština upių ir ežerų vandenį. Tai lemia nepalankius vandens ekosistemų pokyčius. Pietų Kanados ir Šiaurės Europos gamtiniai kompleksai jau seniai jautė rūgščių kritulių poveikį.
Dideliuose plotuose nyksta spygliuočių miškai, skursta vandens telkinių fauna. Aštuntajame dešimtmetyje lašišos ir upėtakiai pradėjo mirti Škotijos ir Skandinavijos upėse ir ežeruose. Panašūs reiškiniai vyksta Rusijoje, ypač šiaurės vakaruose, Urale ir Norilsko srityje, kur didžiulės taigos ir miško-tundros sritys tapo beveik negyvos dėl Norilsko gamyklos sieros išmetimo.
Ozono sluoksnio sunaikinimas. Aštuntajame dešimtmetyje pasirodė pranešimų apie regioninį stratosferos ozono sumažėjimą. Sezoniškai pulsuojantis ozono skylė virš Antarktidos, kurios plotas didesnis nei 10 milijonų km 2, kur O 2 kiekis per 80-uosius sumažėjo beveik 50%. Vėliau „klajojančios ozono skylės“, nors ir mažesnės, o ne taip smarkiai sumažėjo, žiemą pradėtos stebėti šiauriniame pusrutulyje, nuolatinių anticiklonų zonose - virš Grenlandijos, Šiaurės Kanados ir Jakutijos. Apskaičiuota, kad vidutinis pasaulinio nuosmukio tempas 1980–1995 m. yra 0,5–0,7 % per metus.
Kadangi ozono skydo susilpnėjimas yra itin pavojingas visai sausumos biotai ir žmonių sveikatai, šie duomenys sulaukė didelio mokslininkų, o vėliau ir visos visuomenės dėmesio. Buvo iškelta nemažai hipotezių apie ozono sluoksnio nykimo priežastis. Dauguma ekspertų yra linkę tuo tikėti technogeninės kilmės ozono skylės. Labiausiai pagrįsta mintis yra ta, kad pagrindinė priežastis yra technogeninio chloro ir fluoro, taip pat kitų atomų ir radikalų patekimas į viršutinius atmosferos sluoksnius, kurie gali itin aktyviai pridėti atominio deguonies ir taip konkuruoti su reakcija.
O + O 2 ¾® O 3 .
Ryžiai. 6.5. Pasaulinė chlorfluorangliavandenilių gamyba
Aktyvių halogenų patekimas į viršutinius atmosferos sluoksnius yra tarpininkaujamas lakiųjų chlorfluorangliavandeniliai(CFC), pvz., freonai (sumaišyti metano ir etano fluorochloridai, pavyzdžiui, freonas-12 – dichlordifluormetanas, CF 2 CI 2), kurie, būdami inertiški ir netoksiški normaliomis sąlygomis, suyra veikiami trumpųjų bangų ultravioletinių spindulių. spinduliai stratosferoje. Išsilaisvinęs kiekvienas chloro atomas gali sunaikinti daugybę ozono molekulių arba užkirsti kelią jų susidarymui. Chlorfluorangliavandeniliai turi daug naudingų savybių, dėl kurių jie plačiai naudojami šaldymo įrenginiuose, oro kondicionieriuose, aerozolių balionėliuose, gesintuvuose ir kt. Pasaulinė gamyba nuo 1950 m
Ryžiai. 6.6. Visuotinio atšilimo duomenys:
A – nuokrypiai nuo vidutinės paviršiaus oro temperatūros XX amžiuje ir prognozės,
B – pasaulinė vidutinės temperatūros tendencija antroje amžiaus pusėje
CFC kasmet padaugėjo 7-10% (6.5 pav.) ir 80-aisiais siekė apie 1 mln. tonų. Vėliau buvo priimti tarptautiniai susitarimai, įpareigojantys dalyvaujančias šalis sumažinti CFC naudojimą. JAV įvedė draudimą naudoti CFC aerozolius dar 1978 m. Tačiau dėl kitų CFC naudojimo būdų išplėtimas vėl padidėjo pasaulinė gamyba. Pramonės perėjimas prie naujų ozoną tausojančių technologijų yra susijęs su didelėmis finansinėmis išlaidomis. Pastaraisiais dešimtmečiais atsirado kitų, grynai techninių aktyvių ozono naikintuvų įvedimo į stratosferą būdų: branduoliniai sprogimai atmosferoje, viršgarsinių orlaivių emisijos, daugkartinio naudojimo raketų ir erdvėlaivių paleidimai. Tačiau gali būti, kad dalis stebimo Žemės ozono ekrano susilpnėjimo yra susijusi ne su žmogaus sukeltais teršalais, o su pasaulietiniais atmosferos aerocheminių savybių svyravimais ir nepriklausomais klimato pokyčiais.
Šiltnamio efektas ir klimato kaita. Technogeninė oro tarša tam tikru mastu yra susijusi su klimato kaita. Kalbame ne tik apie gana akivaizdžią pramonės centrų ir jų aplinkos mezoklimato priklausomybę nuo šiluminės, dulkių ir cheminės oro taršos, bet ir apie pasaulinį klimatą.
Nuo XIX amžiaus pabaigos. iki šiol pastebima vidutinės atmosferos temperatūros kilimo tendencija (6.6 pav.); per pastaruosius 50 metų jis padidėjo maždaug 0,7°C. Tai jokiu būdu nėra maža, turint omenyje, kad bendrasis atmosferos vidinės energijos padidėjimas yra labai didelis – apie 3000 EJ. Jis nesusijęs su saulės konstantos padidėjimu ir priklauso tik nuo pačios atmosferos savybių. Pagrindinis veiksnys yra atmosferos spektrinio skaidrumo sumažėjimas ilgųjų bangų atgalinei spinduliuotei nuo žemės paviršiaus, t.y. įgyti šiltnamio efektas.Šiltnamio efektą sukuria padidėjus kelių dujų koncentracijai – CO 2, CO, CH 4, NO x, CFC ir kt. šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Remiantis neseniai Tarptautinės klimato kaitos komisijos (IPCC) surinktais duomenimis, yra gana didelė teigiama koreliacija tarp šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos ir pasaulinės atmosferos temperatūros nuokrypių. Šiuo metu nemaža dalis išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų yra technogeninės kilmės. Jų vidutinių koncentracijų dinamika per pastaruosius 200 metų parodyta Fig. 6.7.
Tendencijos globalinis atšilimas teikiama labai didelė reikšmė. Klausimas, ar tai įvyks, ar ne, nebeverta. Pasak Pasaulio meteorologijos tarnybos ekspertų, esant dabartiniam šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo lygiui, vidutinė pasaulinė temperatūra ateinantį šimtmetį kils 0,25 °C per 10 metų. Jo augimas iki XXI amžiaus pabaigos pagal skirtingus scenarijus (priklausomai nuo tam tikrų priemonių priėmimo) gali svyruoti nuo 1,5 iki 4°C. Šiaurinėse ir vidutinėse platumose atšilimas turės stipresnį poveikį nei ties pusiauju. Atrodytų, toks temperatūros padidėjimas didelio nerimo kelti neturėtų. Be to, galimas atšilimas šalto klimato šalyse, pavyzdžiui, Rusijoje, atrodo beveik pageidautinas. Tiesą sakant, klimato kaitos pasekmės gali būti katastrofiškos. Visuotinis atšilimas sukels reikšmingą kritulių perskirstymą planetoje. Pasaulio vandenyno lygis dėl tirpstančio ledo iki 2050 metų gali pakilti 30–40 cm, o iki amžiaus pabaigos – nuo 60 iki 100 cm Tai sukels didelių pakrančių plotų potvynių grėsmę.
Ryžiai. 6.7. Šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos pokyčiai nuo pramonės revoliucijos pradžios iki šių dienų
CFC-11 – freonai, chlorfluorangliavandeniliai
Rusijos teritorijoje bendrai klimato kaitos tendencijai būdingas nedidelis atšilimas, vidutinė metinė oro temperatūra nuo 1891 iki 1994 m. padidėjo 0,56°C. Instrumentinių stebėjimų laikotarpiu šilčiausi buvo paskutiniai 15 metų, o šilčiausi – 1999. Pastaruosius tris dešimtmečius pastebima ir kritulių mažėjimo tendencija. Viena iš nerimą keliančių klimato kaitos pasekmių Rusijai gali būti įšalusių dirvožemių sunaikinimas. Temperatūrai padidėjus amžinojo įšalo zonoje 2-3°, pasikeis dirvožemių laikančiosios savybės, o tai kels pavojų įvairioms konstrukcijoms ir komunikacijoms. Be to, CO 2 ir metano atsargos, esančios amžinajame įšale iš atšildytų dirvožemių, pradės patekti į atmosferą ir sustiprins šiltnamio efektą.
Be tokių prognozių, kyla ir tam tikrų abejonių dėl visiškai technogeninės klimato kaitos priežasties. Jie iš dalies pagrįsti tuo, kad pasaulinės temperatūros pokyčiai pramonės eroje vis dar neviršija natūralių pasaulietinių temperatūros svyravimų praeityje, o šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija gerokai viršijo natūralius pokyčius.
