Глобальные и локальные
проблемы экологии.
Экологическая безопасность
и экологический риск
Загрязнение окружающей среды
Загрязнение – изменение
параметров окружающей среды, оцениваемое
как негативное, и которое при
определенных условиях может нанести
вред или угрожать жизни живым
организмам.
Классификация загрязнений
В экологии обычно
различают следующие виды загрязнения:
Механическое
– загрязнение химически инертным
мусором, протаптывание тропинок
и прочее механическое воздействие
на среду, в том числе и
инертный космический мусор
Химическое
– загрязнителем являются вредные
химические соединения, тяжелые
металлы и пр., в том числе,
аэрозольные загрязнения.
Биологическое
– загрязнителем являются не
свойственные экосистеме организмы,
включая загрязнение микробиологическое.
Наиболее известный пример –
бесконтрольно расплодившиеся в
Австралии кролики.
Физическое (физическими
полями) – включает тепловое (излишние
нагрев или охлаждение среды),
световое (излишнее или недостаточное
освещение), шумовое (или акустическое),
электромагнитное, радиоактивное (обычно
превышение естественного радиоактивного
фона или повышение в среде
концентрации нехарактерных радионуклидов).
Визуальное
загрязнение – порча естественных
пейзажей постройками, проводами,
мусором, шлейфами самолётов и
т. д.
Физические поля как загрязнители
Рассматривая физические
поля, следует отметить, что за
исключением вторичных эффектов
действия сильных и слабых
взаимодействий (остаточные продукты
радиоактивного распада), никаких
остаточных продуктов самого
воздействия не возникает. Поэтому
физические поля можно обнаружить
только непосредственно в течение
времени их действия на окружающую
среду. После прекращения воздействия
обнаружить их следы, как правило,
можно лишь косвенно, по остаточной
реакции объектов, прежде всего,
живой природы.
По характеру
воздействия на организм различают
следующие типы воздействий:
электромагнитные, электростатические
и магнитостатические поля;
акустические (включая
вибрации);
электроакустические;
гравитационные;
радиационные (как вторичное
проявление действия сильных
и слабых взаимодействий);
биологические (как
проявление воздействия комплекса
полей, порождаемых жизнедеятельностью
биообъекта,– например, гипноз)
К радиоактивному
воздействию (т.е. непосредственно
связанному с перестройкой внутренней
структуры атома), следует отнести
α-, β-, γ- излучения и поток нейтронов
n).
То, что переносчиками
взаимодействий являются дискретные
частицы (кванты поля), приводит
к важным следствиям в механизме
воздействия физических полей
на природные объекты. А именно,
характер воздействия физического
поля на объекты природы определяется
не только характером и суммарной
энергией самого поля, но, в существенной
степени, энергетическими характеристиками
его носителя.
Техногенное химическое загрязнение
среды
Подсчитано, что
в начале 80-х гг. 20 в. в результате
хозяйственной деятельности человека
в биосферу поступило более
200 млн. т углекислого и около
146 млн. т сернистого газа, 53 млн.
т оксидов азота и другие
химические соединения. Побочными
продуктами деятельности промышленных
предприятий явились также 33 млрд.
м3 неочищенных сточных вод
и 250 млн. т пыли. Нетрудно догадаться,
что к началу 21 в. количество
аэрозолей (взвешенных в воздухе
частиц) и вредных газообразных
соединений (оксидов серы, углерода,
азота, соединений фтора, хлора
и др.) в биосфере значительно
возросло. Это очень опасно, поскольку,
по оценке Всемирной организации
здравоохранения (ВОЗ), из более
500 тыс. практически используемых
человеком химических соединений
(всего известно более 6 млн.
соединений) около 40 тыс. обладают
вредными для человека свойствами,
а 12 тыс. являются токсичными.
Особую тревогу
вызывает загрязнение атмосферы
сернистым газом, который образуется
в ходе переработки сернистых
соединений. При взаимодействии
сернистого газа с кислородом
воздуха и атмосферной влагой
образуется SO3, а затем H2SO4:
2 SO2 + О2 → 2 SO3, SO3 + Н2О
→ H2SO4.
В результате
дождь и снег оказываются подкисленными
(рН < 5.6). Кислотные осадки приводят
к гибели лесов, превращению
озер, рек и прудов в безжизненные
водоемы, что влечет за собой
уничтожение сообществ растений
и животных. Кроме того, они усугубляют
тяжесть течения заболеваний
дыхательных путей животных и
человека.
Попадание в
верхние слои атмосферы оксидов
азота и фреонов, широко применяемых
в качестве аэрозольных распылителей
и хладоагентов в холодильных
установках, может привести к
ослаблению озонового слоя, который
не пропускает к поверхности
Земли ультрафиолетовое излучение,
губительное для всех живых
организмов.
Выбросы в
естественные водоемы нефти и
нефтепродуктов могут резко замедлить
обмен газами между атмосферой
и гидросферой и привести к
гибели обитателей морей и
океанов.
Негативные
последствия влечет и научно
необоснованное применение для
подкормки культурных растений
больших доз минеральных и
органических удобрений, в частности,
нитратов. Интенсивное поступление
нитратов в растения приводит
к тому, что они не полностью
включаются в обменные процессы
и накапливаются в листьях,
стеблях и корнях. Для самих
растений избыток нитратов обычно
особой опасности не представляет,
но при попадании в организм
теплокровных животных с пищей
они превращаются в более токсичные
соединения. Накопления последних
в организме человека вызывают
тяжелые нарушения обмена веществ,
аллергию, нервные расстройства, а
некоторые из них способны
вызывать злокачественные новообразования.
Еще одна
современная проблема – использование
пестицидов. В середине 20 в. более
трети урожая отдавалось на
откуп вредным насекомым, грибкам,
сорнякам. Некоторые виды насекомых
и клещей наносят громадный
ущерб и здоровью человека, являясь
переносчиками заразных болезней:
малярии, энцефалита, тифа, сонной
болезни и многих других. Поэтому,
когда химики разработали вещества,
способные их уничтожать, на мгновение
показалось, что человек стал
воистину всесильным. Спасительные
вещества назвали пестицидами
(лат. pestis – чума, зараза и греч.
cido – убиваю). Арсенал пестицидов
насчитывает тысячи веществ, эффективно
уничтожающих насекомых (инсектициды),
клещей (аиарициды), грибы (фунгициды),
сорняки (гербициды). Но вскоре
обнаружилась и обратная сторона
медали – многие пестициды
оказались очень ядовиты не
только для вредителей, но и
для человека. Каждый год в
мире регистрируется несколько
десятков тысяч острых отравлений
ими, но это только верхушка
айсберга, поскольку в большинстве
своем действуют они скрытно,
исподволь отравляя организм. Последствием
становятся многие заболевания
– от легких аллергических
реакций до рака.
Одним из
первых пестицидов, триумфально
прошедших по миру, стал ДДТ
(«дуст»). Однако оказалось, что
каким-то образом ДДТ в опасных
концентрациях накапливается в
организме беременных женщин, приводя
к мертворождениям и развитию
тяжелых пороков у новорожденных
детей. Кроме того, даже в небольших
дозах он вызывает токсические
гепатиты, гастриты, бронхиты, поражает
почки и нервную систему.
Жители городских
квартир и огородники имеют
дело с инсектицидами другого
типа – тиофосом, карбофосом, хлорофосом,
метафосом, фирменные названия
которых могут быть весьма
причудливыми и даже поэтичными.
Суть их от этого, однако, не
меняется – все они относятся
к фосфорорганическим соединениям,
являясь прямыми родственниками
нервно-паралитических газов.
Не менее
серьезна проблема воздействия
пестицидов на детей, находящихся
в утробе матери. Даже ничтожные
концентрации этих ядов ведут
к серьезным нарушениям физического
и умственного развития детей.
Синильная кислота
и ее соли, цианиды, относятся
к наиболее токсичным веществам
и вызывают тяжелейшие отравления
как при приеме внутрь, так
и при вдыхании. Синильная кислота
и цианиды широко используются
в производстве синтетических
волокон, полимеров, оргстекла,
в медицине, для дезинфекции, борьбы
с грызунами, окуривания плодовых
деревьев. Кроме того, синильная
кислота является боевым отравляющим
веществом. Но отравиться ей
можно и совсем в безобидной
ситуаций – в результате потребления
в пищу зерен некоторых фруктов,
в семенах которых содержатся
гликозиды, высвобождающие в желудке
синильную кислоту (миндаль, косточки
абрикосов и вишни и т.д.).
Рис.5.17. Тепловая электростанция
(ТЭС).
Серьезным источником
загрязнения окружающей среды
являются теплоэнергетические комплексы
(ТЭК), в том числе, ТЭС и ТЭЦ.
Современные ТЭК обычно включают
системы сероочистки и азотоочистки
дымовых газов, системы термической
и плазмотермической подготовки
и газификации угля, парогазовые
схемы, энергохимические комплексы,
системы утилизации теплоты уходящих
газов, газотурбинные и (или)
паротурбинные надстройки.
Таблица 5.1. Доля теплоэнергетических
комплексов (ТЭК) и ТЭС
в воздействии на
окружающую среду России.Факторы Отрасли
ТЭК,% Из них электротепло-
энергетика, %
Парниковые газы 36.0 33.5
Токсичные газы и зола 44.0 28.0
Отчуждение земель 10.5 9.4
Забор свежей воды 25.5 24.5
Сброс сточных вод 36.0 33.5
В то же время,
несмотря на меры по защите
от вредных выбросов, современные
теплоэнергетические объекты являются
крупными комплексами, которые
имеют разностороннее влияние
на многие сферы жизни и
деятельности общества (табл. 5.1). Масштабы
этого воздействия – огромны.
Помимо долгоживущих радионуклидов
(см. ниже) опасными компонентами
их дымовых газов (особенно
угольных ТЭС) являются твердые
частицы, диоксид серы, окислы
азота и углекислый газ. Кроме
того, в дымовых газах содержатся
ароматические углеводороды канцерогенного
воздействия, пары соляной и
плавиковой кислот, токсичные металлы.
Эффекты концентрации веществ
в пищевых цепях
Число различных
синтетических веществ, выбрасываемых
в окружающую среду стало быстро
возрастать после второй мировой
войны. Как указывалось выше, это,
прежде всего гербициды и пестициды,
предназначенные для уничтожения
сорняков и насекомых, наносящих
вред урожаям, домашнему скоту
и самому человеку, включая ДДТ,
диэлдрин и алдрин.
Рис. 5.18. количество ДДТ,
заключенное в биомассе организмов,
находящихся на разных трофических
уровнях пищевой цепи. Цифрами
выражено количество весовых
единиц ДДТ, приходящееся на 1
млн. весовых единиц биомассы.
В середине 60-х годов
неожиданным для многих явилось
сообщение о том, что ДДТ
обнаружен в печени пингвинов
в Антарктиде – месте весьма
удаленном от районов возможного
применения ДДТ. Предполагается,
что в этом «виноваты» трофические
цепи. На рис. 5.18 показано, какие количества
ДДТ содержатся на различных
трофических уровнях в пищевой
цепи.
Еще один
пример. Большое Чистое озеро
в Калифорнии служило местом
отдыха, в частности рыбной ловли.
В 1940-е годы нарушение естественной
экосистемы из-за эвтрофизации (обогащение
питательными веществами) привело
к увеличению популяций мелких
двукрылых насекомых. В 1949, 1954
и 1957 гг. эти популяции были
обработаны распыленным ДДД (вещество,
сходное с ДДТ).
В результате
первой и второй обработки
было уничтожено около 99% этих
насекомых, но они быстро восстановили
свою численность, а третья
обработка ДДД почти не оказала
действия. Анализ небольших рыб,
выловленных в озере, показал,
что содержание ДДД в мышцах
рыб, употребляемых человеком
в пищу, составило в относительных
единицах (1-200)·10–6, а в жировой
ткани (40-2500)·10–6. Популяция западных
поганок, насчитывавшая около
1000 особей и кормившаяся на
озере, вымерла, а содержание
ДДД в их жировых тканях
достигло 1600·10–6.
Химическое оружие и захоронения
боевых отравляющих веществ
Несмотря на
то, что во всем мире химическое
оружие интенсивно уничтожается,
знать о нем необходимо. Раньше
с ним знакомили на курсах
по гражданской обороне, и большинство
людей имели о химическом оружии
хотя бы общее представление.
Сейчас оно упоминается только
в аспекте разоружения или
экологических катастроф, однако
менее опасным оно от этого
не стало. К тому же, игнорируя
всевозможные Конвенции по запрещению
химического оружия, до сих пор
почти все ведущие в военном
отношении страны имеют колоссальные
его арсеналы, а в ряде случаев
продолжают вести дальнейшие
его разработки, в том числе
в области создания психохимического
оружия.