Экологические проблемы лесов и других биологических ресурсов
свидетельствуют как о синхронных региональных изменениях их состава во
времени, так и о локальных особенностях динамики химического состояния
приземной атмосферы, связанных с функционированием местных источников
пылегазовыбросов. В морозные зимы в снеговом покрове увеличивалось
содержание сульфатов, нитратов и соответственно кислотности снеговой воды.
Снеговая вода начального периода зимы отличалась повышенным содержанием
сульфат-, хлор- и аммоний-ионов. По мере выпадения снега к середине зимнего
периода оно заметно (в 2-3 раза) снижалось, а затем снова и резко (до 4-5
раз для хлор-иона) увеличивалось. Такие особенности изменения химического
состава снеговых выпадений во времени объясняются повышенной
загрязненностью приземной атмосферы при первых снегопадах. По мере усиления
ее 'промытости" загрязненность снегового покрова уменьшается, снова
увеличиваясь в периоды, когда снега выпадает мало.
Для атмосферы характерна чрезвычайно высокая динамичность,
обусловленная как быстрым перемещением воздушных масс в латеральном и
вертикальном направлениях, так и высокими скоростями, разнообразием
протекающих в ней физико-химических реакций. Атмосфера рассматривается
сейчас как огромный "химический котел", который находится под воздействием
многочисленных и изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы и
аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной
способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных
пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на
поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм
человека через органы дыхания. Аэрозоли разделяются на первичные
(выбрасываются из источников загрязнения), вторичные (образуются в
атмосфере), летучие (переносятся на далекие расстояния) и нелетучие
(отлагаются на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов). Устойчивые и
летучие тонкодисперсные аэрозоли (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.)
имеют тенденцию накапливаться в низинах, заливах и других понижениях
рельефа, в меньшей степени на водоразделах.
Аэродинамическими барьерами являются крупные лесные массивы, а также
активные глубинные разломы значительной протяженности (Байкальский рифт).
Причина этого заключается в том, что такие разломы контролируют физические
поля, ионные потоки Земли и служат своеобразной преградой для перемещения
воздушных масс.
Выявлена тенденция совместного накопления в твердых взвешенных
частицах приземной атмосферы Европейской России свинца и олова;
хрома, кобальта и никеля; стронция, фосфора, скандия, редких земель и
кальция; бериллия, олова, ниобия, вольфрама и молибдена; лития, бериллия и
галлия; бария, цинка, марганца и меда. Литий, мышьяк, висмут часто не
сопровождаются повышенными содержаниями других микроэлементов. Высокие
концентрации в снеговой пыли тяжелых металлов обусловлены как присутствием
их минеральных фаз, образовавшихся при сжигании угля, мазута и других видов
топлива, так и сорбцией сажей, глинистыми частицами газообразных соединений
типа галогенидов олова. Выявленные особенности пространственно-временного
распределения загрязняющих веществ следует учитывать при интерпретации
наблюдательных данных о загрязнении воздуха.
Время "жизни" газов и аэрозолей в атмосфере колеблется в очень
широком диапазоне (от 1 - 3 минут до нескольких месяцев) и зависит в
основном от их химической устойчивости, размера (для аэрозолей) и
присутствия реакционноспособных компонентов (озон, пероксид водорода и
др.). Поэтому в трансграничных переносах загрязняющих веществ участвуют
главным образом химические элементы и соединения в виде газов, не способных
к химическим реакциям и термодинамически устойчивых в условиях атмосферы.
Вследствие этого борьба с трансграничными переносами, являющимися одной из
наиболее актуальных проблем защиты качества воздуха, сильно затруднена.
Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются
очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным
образом по нормативному подходу. Величины ПДК токсических химических
веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во
многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме
токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и
другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к
аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Недостатки нормативного
подхода - ненадежность принятых значений ПДК и других показателей из-за
слабой разработанности их эмпирической наблюдательной базы, отсутствие
учета совместного воздействия загрязнителей и резких изменений состояния
приземного слоя атмосферы во времени и пространстве. Стационарных постов
наблюдения за воздушным бассейном мало и они не позволяют адекватно оценить
его состояние в крупных промьппленно-урбанизированных центрах. В качестве
индикаторов химического состава приземной атмосферы можно использовать
хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления очагов радиоактивного
загрязнения, связанных с Чернобыльской аварией, изучалась хвоя сосны,
обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся в воздухе.
Широко известно покраснение игл хвойных деревьев в периоды смогов в
городах.
Наиболее чутким и надежным индикатором состояния приземной атмосферы
является снеговой покров, депонирующий загрязняющие вещества за
сравнительно длительный период времени и позволяющий установить
местоположение источников пылегазовыбросов по комплексу показателей. В
снеговых выпадениях фиксируются загрязнители, которые не улавливаются
прямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовыбросам.
Снегохимическая съёмка дает возможность оценить запасы загрязнителей в
снеговом покрове, а также "мокрую" и "сухую" нагрузки на окружающую среду,
которые выражаются в определении количества (массы) выпадений загрязняющих
веществ в единицу времени на единицу площади. Широкому применению съёмки
способствует то, что основные промышленные центры России находятся в зоне
устойчивого снегового покрова.
К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферы
крупных промышлешго-урбанизированных территорий относится многоканальное
дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в
способности быстро, неоднократно и в "одном ключе" охарактеризовать большие
площади. К настоящему времени разработаны способы оценки содержания в
атмосфере аэрозолей. Развитие научно технического прогресса позволяет
надеяться на выработку таких способов и в отношении других загрязняющих
веществ.
Прогноз состояния приземной атмосферы осуществляется по комплексным
данным. К ним прежде всего относятся результаты мониторинговых наблюдений,
закономерности миграции и трансформации загрязняющих веществ в атмосфере,
особенности антропогенных и природных процессов загрязнения воздушного
бассейна изучаемой территории, влияние метеопараметров, рельефа и других
факторов на распределение загрязнителей в окружающей среде. Для этого в
отношении конкретного региона разрабатываются эвристичные модели изменения
приземной атмосферы во времени и пространстве. Наибольшие успехи в решении
этой сложной проблемы достигнуты для районов расположения АЭС.
Конечный результат применения таких моделей - количественная оценка
риска загрязнения воздуха и оценка его приемлемости с социально-
экономической точки зрения.
Опыт проведения снегохимической съемки свидетельствует о том, что
мониторинг состояния воздушного бассейна наиболее эффективен в зоне
устойчивого накопления загрязняющих веществ (низины и поймы рек, участки и
районы, контролируемые аэродинамическими барьерами).
Оценка и прогноз химического состояния приземной атмосферы,
связанного с природными процессами ее загрязнения, существенно отличаются
от оценки и прогноза качества этой природной среды, обусловленного
антропогенными процессами. Вулканической и флюидной активностью Земли,
другими природными феноменами нельзя управлять. Речь может идти только о
минимизации последствий негативного воздействия, которое возможно лишь в
случае глубокого понимания особенностей функционирования природных систем
разного иерархического уровня и прежде всего Земли как планеты. Необходим
учет взаимодействия многочисленных факторов, изменчивых во времени и
пространстве.
К главным факторам относятся не только внутренняя активность Земли,
но и ее связи с Солнцем, Космосом. Поэтому мышление "простыми образами" при
оценке и прогнозе состояния приземной атмосферы недопустимо и опасно.
Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве
случаев поддаются управлению. Однако борьба с трансграничными переносами
загрязняющих веществ в атмосфере может успешно вестись лишь при условии
тесного международного сотрудничества, что представляет определенные
трудности по разным причинам. Очень сложно оценивать и прогнозировать
состояние атмосферного воздуха,
когда на него воздействуют и природные, и антропогенные процессы.
Особенности такого взаимодействия пока еще изучены слабо.
Экологическая практика в России и за рубежом показала, что её неудачи
связаны с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбрать и
оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования
результатов натурных и теоретических экологических исследований при
принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной
оценки последствий загрязнения приземной атмосферы и других
жизнеобеспечивающих природных сред.
Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного
воздуха. Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к
качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении
загрязняющих веществ в воздушном бассейне. В США сейчас обсуждается уже
четвертый вариант закона о чистом воздухе. Борьба идет между сторонниками
охраны окружающей среды и компаниями, экономически не заинтересованными в
повышении качества воздуха. Правительством Российской Федерации разработан
проект закона об охране атмосферного воздуха, который в настоящее время
обсуждается. Улучшение качества воздуха на территории России имеет важное
социально-экономическое значение
Это обусловлено многими причинами и прежде всего неблагополучным
состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных
центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и
трудоспособного населения.
1.2. Природные и антропогенные загрязнения воды.
Вода - одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред,
образовавшихся в результате эволюции Земли. Она является составной частью
биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие
в экосистемах физико-химические и биологические процессы.
К таким свойствам относятся очень высокие и максимальные среда
жидкостей теплоемкость, теплота плавления и теплота испарения,
поверхностное натяжение, растворяющая способность и диэлектрическая
проницаемость, прозрачность. Кроме того, для вода характерны повышенная
миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с
сопредельными природными средами.
Вышеуказанные свойства воды определяют потенциальную возможность
накопления в ней очень высоких количеств самых разнообразных загрязняющих
веществ, в том числе патогенных микроорганизмов.
В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод
подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-
питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и
истощения, рациональное использование имеют стратегическое значение
Положение усугубляется тем, что пригодные для питья подземные воды
залегают в самой верхней, наиболее подверженной загрязнению части
артезианских бассейнов и других гидрогеологических структур, а реки и озера
составляют всего 0,019 % общего объёма воды. Вода же хорошего качества
требуется не только для питьевых и культурно-бытовых нужд, но и для многих
отраслей промышленности.
Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что подземная
гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром
накопления загрязнителей как поверхностного, так и глубинного
происхождения. Долговременный, во многих случаях необратимый характер имеет
загрязнение бессточных водоемов суши.
Особую опасность представляет загрязнения питьевой воды
микроорганизмами, которые относятся к патогенным и могут вызвать вспышки
разнообразных эпидемических заболеваний среди населения и животных.
Практика показала, что основной причиной большинства эпидемий
являлось употребление зараженной вирусами, микробами воды для питьевых и
других нужд. Воздействие на человека воды с высокими концентрациями тяжелых
металлов и радионуклидов показано в разделах, посвященным этим
загрязнителям окружающей среды.
Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются
стоки с промьшленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий,
выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эта
процессы загрязняют не только поверхностные воды (бессточные водоемы и
внутренние моря, водотоки), но и подземную гидросферу (артезианские
бассейны, гидрогеологические массивы), Мировой океан (в особенности
акватории и шельфы). На континентах наибольшему воздействию подвергаются
верхние водоносные горизонты (грунтовые и напорные), которые используются
для хозяйственнопитьевого водоснабжения.
Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов могут быть существенным
фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и
акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция
увеличения этих аварий в последнее десятилетие.
Набор веществ, загрязняющих воду, очень широкий, а формы их
нахождения разнообразны. Главные загрязнители, связанные с природными и
антропогенными процессами загрязнения водной среды, во многом сходны.
Отличие заключается в том, что в результате антропогенной деятельности в
воду могут поступать значительные количества таких чрезвычайно опасных
веществ, как пестициды, искусственные радионуклида. Кроме того,
искусственное происхождение имеют многие патогенные и болезнетворные
вирусы, грибки, бактерии.
На территории Российской Федерации проблема загрязнения поверхностных
и подземных вод соединениями азота становится все более актуальной. Эколого-
геохимическое картирование центральных областей Европейской России
показало, что поверхностные и грунтовые воды этой территории во многих
случаях характеризуются высокими концентрациями нитратов и нитритов.
Режимные же наблюдения свидетельствуют об увеличении этих концентраций во
времени.
Сходная ситуация складывается с загрязнением подземных вод
органическими веществами. Это связано с тем, что подземная гидросфера не
способна к окислению большой массы поступающей в нее органики. Следствием
этого является то, что загрязнение гидрогеохимических систем постепенно
становится необратимым.
Однако нарастающее количество не окисленных органических веществ в
воде сдвигает процесс денитрификации вправо (в сторону образования азота,)
что способствует уменьшению концентраций нитратов и нитритов.
На сельскохозяйственных территориях с высокой агронагрузкой выявлено
заметное увеличение в поверхностных водах соединений фосфора, что является
благоприятным фактором для эвтрофикации бессточных водоемов. Отмечается
также возрастание в поверхностных и грунтовых водах устойчивых пестицидов.
Оценка состояния водной среды по нормативному подходу осуществляется
путем сравнения присутствующих в ней загрязняющих веществ с их ПДК и
другими нормативными показателями, принятыми для объектов хозяйственно-
питьевого, культурно-бытового водопользования.
Такие показатели начинают разрабатываться не только для выявления
избыточного количества загрязняющих веществ, но и для установления дефицита
в питьевой воде жизненно важных (эссенциальных) химических элементов. В
частности, такой показатель в отношении селена имеется для стран ЕЭС.
Всеобщие усилия должны быть направлены главным образом на минимизацию
негативных последствий.
Особенно сложно оценить и прогнозировать состояние водного объекта,
когда на него влияют и природные, и антропогенные процессы.
Как показали исследования в Московском артезианском бассейне, такие
случаи не являются редкостью.
1.3. Радиоактивное загрязнение.
Радиоактивное загрязнение представляет особую опасность для человека
и среды его обитания. Это связано с тем, что ионизирующая радиация
оказывает интенсивное и постоянное пагубное воздействие на живые организмы,
а источники этой радиации широко распространены в окружающей среде.
Радиоактивность - самопроизвольный распад атомных ядер, приводящий к
изменению их атомного номера или массового числа и сопровождающийся альфа-,
бета- и гамма-излучениями. Альфа-излучение - поток тяжелых частиц,
состоящий из протонов и нейтронов. Он задерживается листом бумаги и не
способен проникнуть сквозь кожу человека. Однако он становится чрезвычайно
опасным, если попадает внутрь организма. Бета-излучение обладает более
высокой проникающей способностью и проходит в ткани человека на 1 - 2 см.
Гамма-излучение может задерживаться лишь толстой свинцовой или бетонной
плитой.
Уровни земной радиации неодинаковы в разных районах и зависят от
концентрации радионуклидов вблизи поверхности. Аномальные радиационные поля
природного происхождения образуются при обогащении ураном, торием некоторых
типов гранитов, других магматических образований с повышенным коэффициентом
эманирования, на месторождениях радиоактивных элементов в различных
породах, при современном привносе урана, радия, радона в подземные и
поверхностные воды, геологическую среду. Высокой радиоактивностью часто
характеризуются угли, фосфориты, горючие сланцы, некоторые глины и пески, в
том числе пляжные. Зоны повышенной радиоактивности распределены на
территории России неравномерно. Они известны как в европейской части, так и
в Зауралье, на Полярном Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье, на Дальнем
Востоке, Камчатке, Северо-востоке. В большинстве геохимически
специализированных на радиоактивные элементы комплексах пород значительная
часть урана находится в подвижном состоянии, легко извлекается и попадает в
поверхностные, подземные воды, затем в пищевую цепь. Именно природные
источники ионизирующего излучения в зонах аномальной радиоактивности вносят
основной вклад (до 70 %) в суммарную дозу облучения населения, равную 420
мбэр/год. При этом эти источники могут создавать высокие уровни радиации,
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|