АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ Проблемы развития городов

Закон развития природной системы за счет окружающей ее среды определяет, что любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды.

Согласно первому следствию, мы можем рассчитывать лишь на малоотходное производство. Создание малоотходного предприятия можно представить в три этапа. Первый этап заключается в развитии технологий малой ресурсоемкости с незначительными выбросами. На втором этапе создается циклическое производство, в котором отходы одних звеньев могут быть сырьем для других звеньев. На третьем этапе создания безотходного производства организуется разумное захоронение неминуемых остатков и нейтрализация неустраняемых отходов. Таким образом, в любом случае в биосфере накапливаются выбрасываемые из круговорота вещества и формируются осадочные породы.

Согласно второму следствию, воздействие человека на природу требует мероприятий по нейтрализации этих воздействий, так как они могут оказаться разрушительными для всей природы. С другой стороны, ограниченность природных ресурсов вынуждает разрабатывать новые вещества и технологии, их использование в промышленности и сельском хозяйстве позволяет также уменьшить выбросы загрязнений, т. е. осуществляется переход к экологически чистым и малоотходным технологиям. Создание новых технологий, промышленных проектов, строительства, транспорта сопровождается обязательной экологической экспертизой.

Основные научно-исследовательские направления в области предохранения окружающей среды от промышленных и транспортных загрязнений направлены на разработку эффективных способов очистки выбросов и создания совершенных способов сжигания топлива и других видов переработки сырья.

Для достижения этой цели — создания безотходного производства в промышленности необходимо применять очистку сточных вод, оборотное водоснабжение, газоулавливающие установки, фильтры на выхлопных трубах. Проблема очистки промышленных и коммунальных стоков состоит не только в большом количестве очистки, ио и в достижении требуемого качества воды. Высокое качество очистки воды достигается путем огромных затрат: применением дорогостоящих материалов, биологических средств, специальных химических реагентов; занимаются большие площади, которые отводятся под очистные сооружения, увеличивается протяженность водных коммуникаций.

Загрязнения водоемов нефтепродуктами приводит к образованию тончайшей, но довольно устойчивой пленки нефтепродуктов на поверхности водоема. Нарушается водо- и газообмен между океаном и атмосферой, угнетаются процессы фотосинтеза, изменяется

световой и температурный режим слоя воды. Многие ароматические соединения, находящиеся в пленке, в морской воде превращаются в ядовитые вещества, обладающие канцерогенными свойствами. Так, под действием некоторых морских растений из ароматических соединений углеводородов нефти образуются конденсированные полициклические соединения ряда бенз(а)пирена, накапливающиеся в морских водорослях и травах. Еще опаснее углеводороды нефти для подземных вод, так как вследствие низких температур, недостаточного количества кислорода подземные воды не в состоянии быстро самоочищаться путем бактериального разложения или биохимического окисления.

При очистке сточных вод в канализации городов и районных центров [1] с развитой промышленностью образуется осадок, состоящий из органического вещества с различными минеральными включениями. На очистных станциях нерастворимые составляющие сточных вод отделяются в специальных отстойниках, а вода поступает в аэротанки, где происходит ее биологическая очистка в аэробных условиях с помощью специальной микрофлоры.

Микрофлора использует для своей жизнедеятельности растворимые в воде органическое вещество и биогенные элементы.

Это органическое вещество содержит богатейшую микрофлору, включающую патогенные микроорганизмы. В результате разложения органического вещества под действием микроорганизмов выделяются летучие вещества с неприятным запахом. В связи с этим необходимо принимать меры по обеззараживанию и удалению этих отходов.

Активный ил обезвоживают с помощью центрифуг или на полях фильтрации. Одним из способов утилизации осадков сточных вод (ОСВ) является использование их в качестве органического удобрения, так как они содержат большое количество фосфора и азота и часто по содержанию этих элементов превосходят навоз. Так, например, США, Франция, Германия, Австрия, Нидерланды, Швейцария широко используют ОСВ в качестве органического удобрения на полях. Однако при использовании ОСВ городских очистных сооружений в качестве органического удобрения возникает опасность накопления ТМ в почве. В связи с этим встала задача нормирования сроков и доз использования ОСВ в качестве удобрения.

Во многих странах с развитой промышленностью и ростом городов остро стоят проблемы утилизации бытового мусора, отчуждения земель для полигонов по хранению бытовых отходов» упаковочного материала, металлических банок, различных контейнеров, остатков строительных материалов (стекло, керамика, пустая порода, шлак), золы электростанций, а также созданных новых материалов, несвойственных природе. Обезвреживание бытового мусора осуществляется двумя способами: сжиганием, при этом образуются токсичные вещества — S02, СО, НС1, HF, оксиды азота, и захоронением на полигонах.

Для создания благоприятной среды в городах при существующем возрастании загрязнения воздуха, почвы и воды, усилении шумов необходимо выдерживать допустимую плотность город; ского населения; обеспечивать оптимальные размеры города по горизонтали и вертикали, достаточное и допустимое количество транспорта, снабжение водой и электроэнергией, а также удалет ние отходов.

В развитых странах, таких как Германия (ФРГ), в 1970-х гг, эта проблема решалась путем создания комплексных заводов, где перерабатывались твердые бытовые отходы, перед компостированием мусор подвергался сортировке, при которой извлекали металлы, крупные включения стекла, пластмассы, дерева. После этого оставшуюся массу измельчали в специальных емкостях, проводили аэробное компостирование, сопровождающееся саморазо- греванием и обеззараживанием.

Необходимо, чтобы вещества, называемые в данном производстве отходами, становились сырьем для другого производства. Например, в Свердловской области (Екатеринбург) на одном из крупнейших предприятий по производству асбеста была создана мощная воздухоочистительная техника. Пропущенный через нее воздух был чище, чем в метро.

Результатом загрязнения воздуха газовыми отходами производства, автомобильными выхлопными газами и продуктами их химического взаимодействия в городах являются: смог — пелена дыма, туман; кислотные дожди, которые особенно опасны при продолжительном безветрии и приводят к гибели всего живого, закислению почв.              ,

Фотохимический окислительный смог возникает при наличии в Воздухе оксидов азота. Выделяющиеся при фотохимическом разложении диоксид азота, атомарный кислород реагируют с кислородом воздуха с образованием о зона в нижних слоях атмосферы. Озонирование олефинов, например, присутствующих в выбросах двигателей внутреннего сгорания, приводит к образованию альдегидов и перок- сидныхрадикалов, трансформирующихся в триоксиацетилнитриды. Эти соединения раздражают слизистую оболочку дыхательных путей

и глаз, вызывая резь и слезы, подавляют процесс фотосинтеза растений, из-за чего в городе, где бывает смог, зелень чахнет, гибнут сельскохозяйственные культуры в окрестностях. Основным компонентом смога является также диоксид серы.

При аварийных промышленных выбросах, которые характеризуются большими разовыми концентрациями, теряется способность природы к самоочищению.

Суспензированные в воздухе частицы подвергаются окислительным процессам:

Фреон (12CF2Cl2) — ядовитый газ, который образуется в результате цепных реакций в атмосфере. Фторхлоруглеводороды — инертные вещества в нижних слоях атмосферы быстро разрушаются в стратосфере. При этом выделяются следующие атомы или радикалы: Cl, Вг, СЮ, N0, НО. Они порождают цикл каталитических реакций:

где V *= N0, НО. Здесь атомы и радикалы участвуют в реакциях в качестве катализаторов. Бремя жизни примесей, участвующих в разрушении озонового слоя, велико, для фреона (и

) — около 80 лет. Проблемы развития аграрного производство

Для обеспечения населения продуктами питания в аграрном производстве используются следующие мероприятия:

^ применение интенсивных технологий;

^ выведение и возделывание новых сортов сельскохозяйственных культур, высокопродуктивных и устойчивых к болезням, которые позволят снизить потери урожая от воздействия возбудителей болезней, сорных растений;

^ применение оптимального соотношения минеральных и органических удобрений; соблюдение норм и сроков сельскохозяйственных работ.

Локальный, региональный и глобальный мониторинг позволяет оценить загрязнение природы по следующим критериям: воздействию на здоровье человека; влиянию на климатические экосистемы; склонности разрушения в природной среде, устойчивости; способности накапливаться в пищевых цепях; возможности химической трансформации во вторичные токсические или мутагенные вещества; силе воздействия.

Увеличение темпов роста производства сельскохозяйственной продукции сопровождается негативными явлениями: расширением посевных площадей за счет лесов; засолением почв; эрозией почв. Многие сорные растения биоты ядовиты и вызывают отравления у животных, птиц (горчичные масла, глюкозиды, микотоксииы). Отравление происходит при попадании в пищевые и фуражные продукты. Некоторые грибы поражают зерно при хранении, при этом образуются сильнодействующие ядовитые вещества —- афлатоксииы и другие. Одним из средств борьбы с сорными растениями является применение пестицидов. Однако превышение норм, неправильные сроки и способы внесения удобрений, пестицидов приводит к накоплению их в почве, растениях, продуктах питания, загрязнению среды удобрениями и пестицидами, а смыв их в реки, озера, приводит к отравлению воды, гибели животных. По данным ВОЗ, в 1974 г. в мире отмечалось до 500 тыс- случаев отравлений пестицидами. Основная их масса поступает в организм с загрязненной водой или пищей.

Таким образом, необходимо проводить и строго контролировать сбалансированную химизацию сельского хозяйства, использование химических средств защиты, удобрений и результатов роста. По данным ФАО (Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН), на первом месте среди используемых пестицидов находятся Фосфорорганические, синтетические перитроиды симтриазиновые.

Одним из негативных результатов применения пестицидов является нарушение численности видов в конкретных популяциях.

В результате их действия погибают не только вредные, но и многие полезные насекомые, растения. Так, широкое применение карбофоса и тиофоса против пятнистой люцерновой тли в Калифорнии привело к массовому появлению тетрахининовых клещей, листоверток.

Применение симазина на поле в течение 5 лет против мари белой привело к ее полному исчезновению. Доминирующим видом сорной растительности стало куриное просо, которое до этого было представлено одиночными экземплярами.

Почва играет роль нейтрализатора для веществ, попадающих в нее в виде отходов. Под воздействием кислотности, температуры, гидролитических процессов, биологических и биохимических реакций протекают процессы разложения пестицидов. С понижением pH и увеличением температуры скорость разложения увеличивается.

Исследования влияния скорости разложения и перемещения почва-растение показали, что избыточное содержание органического вещества снижает скорость разложения пестицидов. Присутствие микроорганизмов в сумме с органическим веществом ускоряет процесс распада пестицидов. Оценку степени перемещения подвижности пестицидов проводят, изучая их адсорбционные свойства, а также растворимость в воде, летучесть. Чем больше адсорбционная способность пестицидов, тем менее подвижны они в почве [40].

При оценке степени и опасности загрязнений объектов агроценоза остатками пестицидов необходимо учитывать не только Их содержание, но и состояние. Пестициды, адсорбируясь в почвенном растворе, образуют связи различной прочности. От состояния пестицида в большей мере зависят его токсичность, поступление в растение, биологическое действие на микроорганизмы, на степень извлечения из почвы растворителями. При активном связывании пестицида компонентами почвы истинное его количество может быть существенно выше, чем определяемое физико-химическим методом. Это обстоятельство создает проблему правильного подбора системы растворителей и метода извлечения пестицида из почвы. Прочность закрепления вещества почвой изменяется во времени и влияет на скорость разложения пестицидов. Связанные остатки пестицидов в почве и растениях являются негативным фактором, так как возможна недооценка степени загрязнения почв.

Во многих хозяйствах нет обеспеченности складскими помещениями для хранения удобрений и пестицидов, часть их хранится под открытым небом. Также, несмотря на запрет к употреблению, многие хлорсодержащие пестициды, производные гексохлорана используются в сельском хозяйстве. Главные источники загрязнений хлор- содержащими пестицидами — фирмы-производители хлорорганнче- ских соединений, заводы и места сжигания бытового мусора, свалок

бытовых и промышленных отходов. Накопления шлака, золы приводят к дополнительному отводу площадей под свалки — нет организации использования вторичного сырья. Полигоны отходов бытовых и промышленных не имеют гидроизоляции, опасны в санитарном отношении, так как сток из-под них загрязнен болезнетворными микробами. Отходы пластмасс не поддаются гниению, истиранию.

Сельскохозяйственная техника засоряет почвы горюче-смазочными материалами. Из-за загрязнения сточных вод нефтепродуктами в них отмечаются высокие концентрации следующих веществ: Cr, Mn, Ni, Fe, Со, Zn, Си, Pb, Cd, нитритиый азот.

Наблюдается вымывание удобрений из почвы, которое приводит к росту минерализации водных объектов. Поступление азота, фосфора приводит к бурному росту водорослей, которые, отмирая, снижают долю растворенного кислорода. При анаэробном биохимическом разложении органических веществ (ил) выделяют сероводород, аммиак, метан, гидроксиламин. Многие микробы, живущие в дойных отложениях рек, озер способны изменять неорганические соединения или органические соединения металлов, усиливая их миграцию в окружающей среде. Микроорганизмы превращают ртуть Hg, попавшую в воду с отходами, в метилртуть, а затем в диметилртуть:

Hg (СН3)2 диметилртуть

CH3Hg метилртуть

Это сильнейшие яды, прочно удерживающиеся тканями животных и человека, они медленно выводятся из организма. Диметилртуть — летучее соединение и, после отмирания микроорганизмов, поступает не только в воду, но и в воздух. Биометилированию подвергаются также кадмий, селен, свинец, олово.

Необходимо отметить, что вещества искусственного происхождения чрезвычайно устойчивы и не разлагаются микроорганизма- ми. Так, весь кислород атмосферы проходит через живые организмы примерно за 2 тыс. лет; Н2С03 — приблизительно за 300 лет; вода океанов морей, рек, восстанавливается в малом круговороте за 2 млн лет, а, например, дихлордифенилтрихлорметилметан (ДЦТ)

С

С1нОсЧgt;С1

с

накапливается и передается, увеличивая концентрацию в десятки раз по сравнению с окружающей средой, имея период разложения примерно 10 лет.