Экологический мониторинг и экологические катастрофы

     Общее количество запрещенных и пришедших  в негодность пестицидов составляет 13,4 тыс. тонн. Физическое состояние  их, неопределенность химического состава, не везде удовлетворительные условия  хранения, представляют потенциальную  опасность для окружающей среды и здоровья людей. Утилизация их до настоящего времени практически не проводилась. 

     Нитриты, нитраты и нитросоединения

     Круговорот  азота является необходимой составляющей жизни на Земле. Азот, содержащийся в атмосфере, принимает участие  в биосферном круговороте только после его превращения в органические или неорганические соединения. Такое превращение происходит как физико-химическими, так и, главным образом, биологическими путями. Основными фиксаторами азота являются многие виды бактерий и водорослей. Параллельно с азотофиксацией и нитрификацией идет и процесс денитрофикации. Естественный круговорот азота в биосфере существенно меняется вследствии загрязнения среды окислами азота — продуктами деятельности промышленных предприятий и транспорта (при сжигании горючих ископаемых — нефти, угля, мазута и бензина), а также применения азотных удобрений образуется большое количество окислов азота, вовлекаемых в круговорот. В результате наблюдаются такие экологические нарушения, как накопление нитратов в пищевых продуктах, кормах для животных, вымывание удобрений из почвы, эвтрофикация водоемов, разрушение трофических цепей и т.д.

     Нитраты представляют собой соли азотной  кислоты (HNО3), нитриты же являются солями азотистой кислоты (HNО2). Нитриты  легко окисляются в соответствующие нитраты. Концентрация первых в среде обычно очень низка (в воде, например 1—10 мг/л), в то время как концентрация нитратов высока (50—100 мг/л). Среди нитратов наиболее известны нитраты аммония, натрия, калия, кальция, обычно называемые селитрами. Все селитры широко и давно используются в качестве удобрений.

     Нитраты и нитриты применяются в пищевой  и стекольной промышленности, для  получения ракетного топлива, пиротехнических  и взрывчатых веществ, порохов, используются в резиновом и текстильном производствах, гальванотехнике и медицине. Нитриты и нитраты являются широко применяемыми консервантами для продуктов питания. Значительная часть (около 40%) нитритов поступает с мясными и рыбными продуктами, нитраты же человек получает главным образом с овощами. Содержание нитритов и нитратов в некоторых пищевых продуктах представлено в таблице 14. Наибольшей способностью к аккумуляции нитратов обладают представители тыквенных, крестоцветных, маревых растений, причем существует значительная разница между сортами одной и той же культуры. Продукты животного происхождения содержат относительно меньшие концентрации нитритов и нитратов. В связи с различным содержанием этих агентов в пищевых продуктах, в различных странах широко варьируют и нормы их суточного потребления.

     2.3.2.ФИЗИЧЕСКИЕ  ЭОФ

     Радиация  и радиоактивное  загрязнение

     Другой, важный, привлекающий всеобщее внимание ЭОФ — радиационные и радиоактивные  загрязнения. Основным их источником являются техногенные аварии на ядерных установках. Последние имеются на атомных электростанциях (АЭС), установлены на некоторых ледоколах, подводных лодках и спутниках. Кроме того, в различных отраслях промышленности, хозяйстве и медицине широко распространены радиоактивные вещества. В 1956 году электроэнергию дал первый опытный реактор Арагонской национальной лаборатории (США). Принцип получения электричества за счет атомной энергии заключается в использовании энергии урана-235. Этот процесс происходит в специальных тепловыделяющих элементах расположенных в активной зоне реактора. При делении выделяется тепло, и образуются радиоактивные отходы, гамма-лучи и нейтроны. Выделяющееся тепло нагревает воду, образовавшийся пар вращает турбину, вырабатывая электрический ток.

     На  АЭС мира за весь период их эксплуатации насчитывается три крупных аварии. Первая из них произошла в 1957 г. на английском заводе "Селлафильд" (Уиндскайл), занимавшимся регенерацией ядерного топлива. Во внешнюю среду поступило 740 TBK J-131, 22,2 ТВК Cs-137, 3,0 ТВК Sr-89 и 0,33 ТВК Sr-90. В этом эпизоде погибло 13 человек и более 260 заболели. Весной 1979 г. на расположенной близ Гаррис-берга (штат Пенсильвания, США) произошла вторая крупная авария на АЭС "Тримайл Айленд". Из-за поломки в системе водяного охлаждения в атмосферу вырвались радиоактивные пары. Радиоактивное загрязнение, распространяясь воздушным путем, захватило значительные территории. К счастью никто из людей не пострадал. Одна из крупнейших экологических катастроф — Чернобыльская авария. В ночь на 26 апреля 1986 г., когда два взрыва разрушили 4-й блок Чернобыльской АЭС, произошел выброс в атмосферу радиоактивного вещества. Облако, содержащее 30 млн. Сu покрыло территорию, границы которой: на севере — Швеция, на западе — Германия, Польша, Австрия, на юге — Греция и Югославия. Еще 20 млн. Сu выпало в виде осадков, захватив территорию в 130 тыс.кв.км. на Украине, Белоруссии, северо-западе России.

     Из  хозяйственного пользования было выведено 3 тыс.кв.км территории, эвакуировано около 116 тыс. человек. По некоторым оценкам  до 50% радиоактивных йода и цезия, имевшихся в активной зоне реактора, попало в атмосферу. Выброс радиоактивных веществ в атмосферу продолжался до 6 мая 1986 г. К ноябрю того же года реактор был замурован в "саркофаг". Непосредственный результат аварии — гибель 31 человека и более 200 заболевших лучевой болезнью. Масштабы бедствия заставили обратиться к ранее скрываемым данным по Южно-Уральской катастрофе. Под этим названием на самом деле произошло два радиационных события. С 1949 по 1956 гг. в реку Теча производился постоянный сброс отходов радиохимического предприятия "Маяк". Даже сегодня количество сброшенных радиоактивных отходов (РАО) точно не известно, но их состав на треть определялся содержанием стронция-90 и цезия-137. Облучению подверглось 28 тысяч человек. Дозы облучения достигали 300—400 бэр. Лучевой болезнью заболело 935 человек. Отселено 7500 жителей. В сентябре 1957 г. на том же производстве произошел взрыв емкости с РАО. В воздух было выброшено более 2 млн. Сu — стронций-90, цезий-137, цирконий-95, рутений-106. Площадь этого, т.н. Восточно-Уральского следа — 23 тыс.кв.км., а в его зоне оказалось 270 тысяч человек. Переселено 10 тысяч человек.

     Еще один важный источник радиоактивного загрязнения среды — ядерные  испытания. После того как 16 июля 1945 г. в штате Нью-Мехико было взорвано первое атомное устройство и затем последовавших атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, началась эра разработки самого страшного и разрушительного оружия, которое когда-либо существовало на Земле.

     В результате взрывов ядерного оружия, прежде всего, изменяются ландшафты и рельеф местности. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение воздуха. С воздушными течениями радиоактивные вещества могут мигрировать на сотни и тысячи километров. Необходимо отметить, что утечка, радиоактивности происходит и при подземных взрывах, а не только при испытаниях ядерного оружия в атмосфере. Серьезную тревогу вызывает и радиоактивное загрязнение Мирового океана. Это может происходить и при подводных ядерных испытаниях. Огромные массы радиоактивных веществ выпадают с осадками после проведения взрывов. Так, после испытаний атомного оружия на атолле Бикини в 1954 г. была загрязнена акватория океана на площади около 18 тыс.кв.км. Утечки радиоактивных веществ в океан из подземных шахт неоднократно регистрировали и на французском ядерном полигоне на острове Муруроа. Кроме того, радиоактивное загрязнение вод Мирового океана происходит в результате захоронения контейнеров с радиоактивными отходами, а также при авариях судов и подводных лодок, несущих ядерные установки. В докладе норвежской экологической организации "Бел-луна" по состоянию на 1995 г. "на дне океана покоятся семь атомных подводных лодок: две американских ("Трешер" и "Скорпион"), четыре советских (К-8, К-219, К-278 "Комсомолец" и К-27)" и одна Российская («Курск»)

     Экологические оценки последствий радиационных катастроф  могут быть сделаны лишь на небольшой  период времени и на уровне радиационных поражений населения. Воздействия  же на экосистемы и долговременные последствия таких' катастроф не могут быть в настоящее время корректно оценены из-за отсутствия, как адекватных радиоэкологических оценок, так и углубленных соответствующих экспериментальных и теоретических исследований по этой проблеме.

     Через почву, воздух и воду радиоактивные  загрязнения попадают в растения и организм животных и человека. Радиоактивное излучение проникает в клетки, останавливая деление и разрушая их, что приводит к лучевой болезни или даже к мгновенной смерти. Но это наблюдается при больших дозах воздействия, однако, очевидно, наиболее опасны низкие дозы радиации. При этом повреждается наследственный аппарат клетки и в результате могут развиваться лейкозы и злокачественные опухоли, а облучение половых клеток чревато врожденными дефектами у потомства. Установлено, что допустимое облучение населения в нормальных условиях за год составляет 500 мбэр (0,06 мбэр/час), разовое допустимое аварийное облучение населения— 10 бэр, местное облучение при рентгеноскопии желудка — 30 бэр, облучение же дозой мощностью свыше 100 бэр приводит к развитию лучевой болезни, причем тяжелая степень лучевой болезни, при которой погибают 50% облученных наблюдается при дозе в 450 бэр 

     Действие  ионизирующей радиации на биогеоценозы изучено не достаточно. Исключение составляют лесные экосистемы, среди  которых наиболее чувствительными являются хвойные деревья. Это связано с тем, что вечнозеленая крона деревьев этих пород задерживает значительную часть выпадающих радионуклидов, что приводит к повреждению жизненно важных и репродуктивных органов растений и даже к гибели.

     Не  следует забывать, что жизнь на Земле возникла и развивалась  в присутствии радиоактивных  элементов, количество которых и  обусловленное ими облучение  оставалось практически неизменным на протяжении геологических эпох, составляя дозу радиации для всего  живого порядка 10^-3 Гр. в год. Можно предположить, что радиоактивный фон является необходимым для существования жизни на планете в современной форме. И только его повышенный уровень связан с риском для организма.

     Говоря  о радиационной опасности, следует  упомянуть вышедший к 10-летию Чернобыльской катастрофы "Календарь ядерной эры". Этот календарь составлен сотрудниками Российского отделения Greenpeace. В преамбуле к нему говорится "Практически каждый день является годовщиной какой-либо ядерной аварии на предприятии гражданской или военной атомной индустрии, атомной подводной лодке или бомбардировщике с ядерным оружием на борту". Нижеприведенная таблица показывает опасность новых ядерных катастроф, если за такой короткий срок произошло такое количество неполадок, то будущее представляется весьма печально. 

     Ядерные инциденты, произошедшие в России в 1992—1994 гг.  

     2.3.3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭОФ

     Источниками биологических ЭОФ служат живые  организмы и продукты их жизнедеятельности. Под биологическим загрязнением понимают как привнесение в результате антропогенной деятельности в природные экосистемы организмов, чуждых данным сообществам, так и распространение биогенов на тех территориях и/или акваториях, где они ранее не наблюдались. В первом случае при появлении в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанного с их массовым размножением на антропогенных субстратах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека, а также приобретение сапрофитной или условно безвредной формой бактерий патогенных свойств, принято говорить о микробиологических (бактериологических) загрязнениях. Во втором, когда наблюдается опосредованное действие организмов на экосистемы, т.е. через вещества, синтезируемые в процессе функционирования этих организмов или разложения последних, говорят о биотических (биогенных) загрязнениях.

       Микробиологические факторы

     Важным  компонентом любых экосистем  являются микроорганизмы. Качественные и количественные изменения этого  компонента весьма существенны для  характеристики экосистем и среды в целом. В реальных условиях химического и физического загрязнения различных объектов среды микробиологический контроль позволяет оценивать не только санитарно-эпидемиологическую, но и общую экологическую обстановку, определять степень опасности распространения инфекционных заболеваний, а также прогнозировать интенсивность и направленность влияния на этот процесс экзогенных факторов физической и/или химической природы.

     Техногенная деятельность человека, приводящая к  изменениям в экосистемах, может  вести к перестройке микробных сообществ и искусственной эволюции возбудителей инфекционных болезней, что вызывает повышение активности многих очагов возникновения опасных заболеваний.

     Микроорганизмы  распространены широко. Образуя биоценозы, представляющие совокупность микробных популяций, они встречаются в воде, воздухе, почве, а также в организмах растений, животных и человека, пищевых продуктах. Разнообразные по своей численности и видовому составу, эти биоценозы сформировались в процессе эволюционных преобразований путем мутаций, рекомбинаций и селекции. Особенности биоценоза определяются как свойствами самих микроорганизмов, так и условиями окружающей среды.

     Вследствие  загрязнения воды сточными или канализационными водами распространяются такие опасные  инфекционные болезни, как азиатская холера и брюшной тиф, дизентерия и вирусный гепатит. Обеззараживание воды хлорированием не дает необходимой гарантии ее безопасности. В 1956 году крупномасштабная эпидемия вирусного гепатита (более 50000 случаев) была описана в Нью-Дели (Индия). Болезнь была вызвана попаданием канализационных стоков в питьевую воду, несмотря на то, что эта вода подвергалась хлорированию.