Состав и границы биосферы

К категории производственных сточных вод относятся также шахтные, рудничные, карьерные и межпластовые воды. В районах концентрации горной и нефтедобывающей промышленности они служат основным источником загрязнения рек и водоемов. Если в районе откачки подземных вод уменьшается водность рек, то ниже места их сброса водность рек, наоборот, увеличивается. В горнодобывающей промышленности значительные массы воды используются при открытой разработке россыпей, транспортировке разрушенной породы, промывке песков, возведении гидроотвалов, проходке траншей гидравлическим способом и т. д. Расход воды составляет при этом от 10 до 50 м3 воды на один кубометр породы. Использованная вода приобретает значительную мутность (особенно при наличии тонкодисперсионных глин). Эти воды обладают повышенной кислотностью, щелочностью и жесткостью. Добавим, что межпластовые воды нефтепромыслов содержат много нефти (1–2 г/дм3) и взвешенных частиц (1,5–2,5 г/дм3).

Проблема теплового загрязнения рек и водоемов вследствие сброса больших масс подогретой воды ТЭС и АЭС, а также некоторыми промышленными предприятиями приобрела серьезное значение, особенно в районах с плотным населением и развитой промышленностью. Повышение температуры природной воды вызывает смещение карбонатного равновесия в сторону пересыщения. В результате нарушается газовый режим, снижается концентрация растворенного кислорода, увеличивается содержание органических веществ и аммонийного азота.

На ТЭС и АЭС применяется оборотная система водоснабжения посредством использования водоема-охладителя. По тепловой нагрузке и проистекающим от этого экологическим последствиям различают три типа водоемов-охладителей:

-     водоемы-охладители с минимальным перегревом воды. Тепловая нагрузка 4,2–8,4кДж/(сут×м2), перегрев воды в декаду с наиболее жаркой погодой не более 3 °С. Гидробиологический режим водоема не претерпевает заметных изменений;

-      водоемы-охладители с умеренным перегревом воды, тепловая нагрузка 12,6–16,6 Дж/(сут×м2), перегрев воды до 4 ... 5 °С. Зимой водное население становится более разнообразным, а летом, напротив, более бедным. В целом увеличивается число видов и биомассы фитопланктона, начинается «цветение». Численность зоопланктона сокращается в несколько раз. Донная фауна не меняется. Однако с превышением температуры до 26 ... 27 °С начинает обедняться бентос, с превышением температуры до 27 ... 28 °С — зоопланктон, до 29 ... 30°С — рыба;

-     водоемы-охладители с сильным перегревом: тепловая нагрузка 21,0–25,1 кДж/(сут×м2) и перегрев воды более чем на 6°С. Здесь наблюдается интенсивное «цветение» воды при температуре 33 ... 35 °С. Резко сокращается численность зоопланктона и бентоса.

Приведенные выше граничные значения температуры воды неодинаковы для различных водоемов. Многое зависит от особенностей газового режима водных масс, их химического состава, наличия токсических веществ и пр.

В основной своей массе воды сельскохозяйственного производства из-за малой загрязненности не относятся к категории сточных вод. Но иногда сельскохозяйственное производство настолько изменяет качество воды, что она уже приобретает свойства сточных вод. Это касается самих сельских населенных пунктов, животноводческих комплексов, дренажного стока с мелиоративных систем, интенсивного смыва ядохимикатов и минеральных удобрений с сельскохозяйственных полей. Так, сточные воды животноводческих комплексов содержат (в мг/дм3) и имеют: азот общий — 140–2500; азот аммонийный — 100–800; фосфор общий — 150–900; калий — 200–850; рH — 5,8–8,2.

Коллекторно-дренажные воды осушительных систем в первые годы своего существования обогащены взвешенными и биогенными веществами вследствие разложения органических веществ, в частности торфа. Вынос азота часто достигает 20–30, а фосфора 1–2 кг/(год×га). Так, в коллекторно-дренажных водах Азовской системы в период 1967–1968 г.г. минерализация составила 1,8– 6,1 г/дм3, а вынос солей — 7–10 т/(год×га).

К основным видам загрязнений от сельскохозяйственного производства относятся пестициды и минеральные удобрения. В водные объекты они поступают с талым и дождевым стоком, а также при распылении с самолетов. Попав в воду, они долгое время сохраняют свою токсичность, способны постепенно аккумулироваться в организме и передаваться по пищевым цепям. Легко сорбируются взвешенными в воде минеральными и органическими частицами. Смыв пестицидов ускоряется в районах с развитой эрозией почв. Из трех основных компонентов минеральных удобрений — фосфора, азота, калия — наименьшей миграционной способностью обладает фосфор. Он почти не передвигается по почвенному профилю. Вместе с кальцием, железом и алюминием образует малорастворимые соединения. Фосфор активно выносится с твердыми частицами в процессе эрозии почвы. Азот и калий вымываются сравнительно легко, особенно при нитратной форме азота. Ежегодный вынос минеральных удобрений в процентах от внесенного количества составляет: азота — от 8–12 % до 20–25 %; калия — от 8–12 % до 25–30 %; фосфора — от 1–2 до 4–5 %.

Вынос биогенных элементов происходит также с леса, целинных земель и неосвоенных территорий. На сельскохозяйственных угодьях вынос части минеральных и органических удобрений накладывается на природный фон. Значительное количество фосфора выносится с сельскохозяйственных полей со взвешенными твердыми частицами в процессе водной эрозии. На одну тонну наносов в период весеннего половодья приходится 0,05–0,10 кг фосфора на тяжелых почвах и 0,5–1,0 кг — на легких, в летне-осенний период 0,5–1,0 и 1–3 кг на 1 т соответственно. Для водных объектов имеет значение поступление не только фосфора, но вообще многих минеральных веществ с твердым стоком в процессе эрозии почв.

Широкое применение минеральных удобрений, увеличившиеся заборы подземных вод, сброс сильноминерализованных коллекторно-дренажных, шахтных и рудничных вод, наконец, отведение загрязненных производственных сточных вод — все это приводит к общему повышению минерализации речных вод, среднегодовая минерализация большинства рек составляет 0,4–1,7 г/дм3.

Виды водопользования.

Виды водопользования на водных объектах определяются органами Министерства природных ресурсов РФ и Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и подлежат утверждению органами местного самоуправления субъектов РФ. К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности. В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96,питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов. Рыб хозяйственные водные объекты могут относиться к одной из трех категорий:

· к высшей категории относят места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;

· к первой категории относят водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;

· ко второй категории относят водные объекты, используемые для других рыб хозяйственных целей. 

Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается:

· для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) с учетом трех показателей вредности:

· органолептического;

· обще санитарного;

· санитарно-токсикологического.

· Для рыб хозяйственного водопользования (ПДКвр) с учетом пяти показателей вредности:

· органолептического;

· санитарного;

· санитарно-токсикологического;

· токсикологического;

· рыб хозяйственного.

Органолептический показатель вредности характеризует способность вещества изменять органолептические свойства воды. Общесанитарный - определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры. Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие на организм человека, а токсикологический - показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект. Рыб хозяйственный показатель вредности определяет порчу качества промысловых рыб.

Наименьшая из безвредных концентраций по трем (пяти) показателям вредности принимается за ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности. Рыб хозяйственные ПДК должны удовлетворять ряду условий, при которых не должны наблюдаться:

· гибель рыб и кормовых организмов для рыб;

· постепенное исчезновение видов рыб и кормовых организмов;

· ухудшение товарных качеств обитающей в водном объекте рыбы;

· замена ценных видов рыб на малоценные.

На качество природных вод влияют природные и антропогенные факторы.

4. Важнейшие параметры ионизирующих излучений и единицы их измерения; краткая характеристика  источников радиоактивных загрязнений.

Ионизирующее излучение.

Ионизирующее излучение - излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков (ФЗ от 09.01.96 г. № 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения).

При ядерном взрыве, авариях на АЭС и других ядерных превращениях появляются и действуют невидимые и не ощущаемые человеком излучения. По своей природе ядерное излучение может быть электромагнитным, как, например гамма-излучение, или представлять поток быстро движущихся элементарных частиц - нейтронов, протонов, бета и альфа частиц. Любые ядерные излучения, взаимодействуя с различными материалами, ионизируют их атомы и молекулы. Ионизация среды тем сильнее, чем больше мощность дозы проникающей радиации или радиоактивного излучения и длительнее их воздействие.

Действие ионизирующих излучений на людей и животных заключается в разрушении живых клеток организма, которое может привести к различной степени заболеваниям, а в некоторых случаях и к смерти. Чтобы оценить влияние ионизирующих излучений на человека (животного), надо учитывать две основных характеристики: ионизирующую и проникающую способности.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия с двумя положительными зарядами. Ионизирующая способность альфа излучения в воздухе характеризуется образованием в среднем 30 тыс. пар ионов на 1 см пробега. Это очень много. В этом главная опасность данного излучения. Проникающая способность, наоборот, очень невелика. В воздухе альфа частицы пробегают всего 10 см. Их задерживает обычный лист бумаги.

Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света. Ионизирующая способность невелика и составляет в воздухе 40—150 пар ионов на 1 см пробега. Проникающая способность намного выше, чем у альфа излучения, и достигает в воздухе 20 м.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность в воздухе — всего несколько пар ионов на 1 см пути. А вот проникающая способность очень велика—в 50— 100 раз больше, чем у бета излучения и составляет в воздухе сотни метров.

Нейтронное излучение - это поток нейтральных частиц, летящих со скоростью 20-40 тыс. км/с. Ионизирующая способность составляет несколько тысяч пар ионов на 1 см пути.

Проникающая способность чрезвычайно велика и достигает в воздухе несколько км.

Альфа-излучение обладает высокой ионизирующей и слабой проникающей способностью. Обыкновенная одежда полностью защищает человека. Самым опасным является попадание альфа частиц внутрь организма с воздухом, водой и пищей.

Бета-излучение имеет меньшую ионизирующую способность, чем альфа-излучение, но большую проникающую способность. Одежда уже не может полностью защитить, нужно использовать любое укрытие. Это будет много надежнее.

Гамма  и нейтронное излучения обладают очень высокой проникающей способностью, защиту от них могут обеспечить только убежища, противорадиационные укрытия, надежные подвалы и погреба.

Доза облучения.

При радиоактивном загрязнении местности от ядерных взрывов или при авариях на ядерных энергетических установках трудно создать условия, которые бы полностью исключали облучение. Поэтому при действии на местности, загрязненной радиоактивными веществами, устанавливаются определенные допустимые дозы облучения на тот или иной промежуток времени. Все это направлено на то, чтобы исключить радиационные поражения людей.

Единицы измерения.

По мере открытий учеными радиоактивности и ионизирующих излучений стали появляться и единицы их измерения. Например, рентген, кюри. Но они не были связаны какой-либо системой, а потому и называются внесистемными единицами. Во всем мире сейчас действует единая система измерений - СИ (система интернациональная). У нас она подлежит обязательному применению с 1 января 1982 г