Забруднення - привнесення в середу або виникнення в ній нових фізичних, хімічних або біологічних агентів, або перевищення норм їх утримання, що приводить до негативних для людино наслідків. Забруднення може бути п р и р о д н и м (виверження вулкана, землетрус і надходження речовин через земну кору і ін.) І а н т р про п о г е н н и м. Відбувається внаслідок діяльності людей. Види забруднення за своєю природою:
1) інгредіентному (хімічне) - відходи хімічної промисловості, побутові стоки і сміття, витік при нафтовидобутку, нафтопереробці, транспортуванні і перевантаженні, витік мікробіологічних препаратів, відходи харчової промисловості, відходи при видобутку корисних копалин на дні, отрутохімікати і добрива використовуються в сільському господарстві, відходи тваринницьких ферм, аварійні викиди залишки хімічної зброї, поховання контейнерів, інші;
2) Параметричне (фізичне) - шумове (акустичне), теплове. радіаційне, електромагнітне;
3) биоценотические (біологічне) - скорочення біорізноманіття порушення балансу популяцій в екосистемах, випадкова і недостатньо обґрунтована спрямована інтродукція і акліматизація, нерегульований вилов, перепромисел, генна інженерія (штучна зміна генофонду, створення генетично змінених видів і продуктів харчування, клонування та ін.) Порушення біотопу, субстрату, комплексний фактор занепокоєння, інші;
4) Стаціально- деструкційних (механічне) - розробка родовищ. руйнування поверхні Землі і дна водойм різними, в т.ч. вибуховими способами, руйнування берегів, грунтів і т.п ..
В основі забруднення атмосфери - техногенне забруднення. Виробничі потужності на Землі подвоюються кожні 14-15 років. Зараз в атмосферу щорічно викидається 700 млн. Т. Різних аерозолів і газів, не рахуючи твердих частинок розміром понад 10 мкм, які осідають поблизу джерела забруднення.
Транспорт. Один з основних джерел забруднення атмосфери - автомобільний транспорт. Світовий парк автомобілів налічував ще в 1986 р більш 300 млн. Машин, щороку він значно розширюється. Річний викид шкідливих речовин автомобільним транспортом в атмосферу становить близько 50 млн. Т. Вуглеводнів і 200 млн. Т оксиду вуглецю. при використанні бензинових двигунів. Крім того автотранспортом викидаються й інші шкідливі домішки: оксиди азоту, канцерогенний бензопірен, альдегіди, діоксид сірки, свинець, хлор, бром. Дизельні двигуни виділяють значні кількості сажі і частинок кіптяви.
При згорянні 1 кг палива карбюраторний двигун викидає в повітря 800 г окису вуглецю (СО), або чадного газу, 90 г вуглеводнів, 20 г оксидів азоту, 0,7 г альдегідів, 0,6 г діоксиду сірки, 0,5 г сполук свинцю , 0,001 г бензапирена і ін.
Крім автотранспорту, атмосферу сильно забруднюють і інші види транспорту - залізничний, морський, річковий і авіаційний. Наприклад, один літак при перельоті на відстань 1000 км витрачає стільки ж кисню, скільки споживає людина протягом року. Особливо забруднені вокзали, порти, причали і аеродроми.
Промислове підприємство. Основними забруднювачами є чорна та кольорова металургія, цементна промисловість, коксове виробництво, нафтова і хімічна промисловість. Вони забруднюють атмосферу такими речовинами і матеріалами, як пил, дими, в тому числі дими оксидів заліза рудого кольору, сполуками С, S, фтору, N, Cl і ін. Багато шкідливих речовин виділяються котельнями теплоелектроцентралей і при використанні казанків для опалення будинків. У деяких країнах для опалення використовують низькоякісний кам'яне і буре вугілля, що містять високі концентрації сірки, а наприклад в Індії, в Калькутті, топлять сухим гноєм.
Основні речовини забруднювачі.
- оксид вуглецю (СО), чадний газ. Складає, в середньому 33% всіх шкідливих викидів в атмосферу. Найнижче концентрація СО поблизу озонового шару (озон - активний окислювач), на висоті 8-25 км, а також у поверхні Землі, особливо на суші, так як в грунті багато мікрофлори, окисляє СО до СО2. Оксид вуглецю і продукти його фотохімічних перетворень дуже токсичні для людини. В організмі він витісняє кисень з його сполук з гемоглобіном крові і людина може загинути від кисневого голодування.
Двоокис сірки, SO2. Дратує слизові оболонки очей і дихального тракту, викликає хронічні бронхіти, емфізему, запалення легенів і ін. Від двоокису сірки страждають також хвойні і фруктові дерева.
У вологому повітрі двоокис сірки з'єднуючись з парами води утворює сірчистийкислоту і випадає на землю у вигляді кислотних дощів. При наявності в повітрі або грунті металів (особливо свинцю, ртуті, кадмію, алюмінію), утворюються вражають все живе солі сірчаної кислоти.
Інші гази і аерозолі. Це хлор, фтор, аерозолі і дими (тверді частинки вуглецю, золи, кремнеземне і цементного пилу).
При сучасній технології виробництва цементу приблизно 20% його йде на викиди в атмосферу.
Забруднення атмосфери впливає і на рослинний покрив (настає загибель всіх фізіологічних функцій рослин, зокрема, пригнічення росту, цвітіння і плодоношення), погіршує якість грунтів (особливо, якщо при з'єднанні SO3 c водою утворюється сірчана кислота), настає підкислення грунтів, порушуються газовий режим і мікробіологічні процеси, руйнує будівлі і споруди, так як тверді частинки грають роль абразивних матеріалів і викликають корозію металів.
Залежність забруднення від клімату і синоптичних ситуацій.
При постійних викидах найбільш небезпечні для людини умови антициклону, з безградіентним баричним полем, зі слабкими вітрами і штилями, відсутністю горизонтального і вертикального перемішування повітряних мас, з утворенням приземних смогов.
І навпаки, циклонічні умови найбільш сприятливі для розсіювання шкідливих домішок.
У високих широтах токсичні речовини розкладаються повільніше, ніж в тропіках, де вище рівень сонячної радіації, особливо ультрафіолетового випромінювання, що викликає фотохімічні реакції окислення техногенних викидів. У вологих теплих районах токсиканти руйнуються і вимиваються швидше, ніж в сухих холодних районах, де відбувається накопичення токсикантів.
Небезпечні з точки зору забруднення також міжгірські улоговини і долини, де часто спостерігається застій повітря. Горбиста місцевість більш небезпечна, ніж відкрита вітрам рівнина.
Найбільш важливі глобальні наслідки забруднення атмосфери - це «парниковий ефект», руйнування озонового шару і кислотні дощі.
Парниковий ефект-нагрівання атмосфери в результаті того, що молекули двоокису вуглецю, що накопичуються в ній, по-глощают теплову енергію і не дають їй розсіятися в космосі. Це призводить до потепління клімату на планеті і танення вічної криги.
Вже доведено, що клімат нашої планети змінюється в останні 100 років під впливом антропогенного забруднення атмосфери.
Головна причина полягає в тому, що діоксид вуглецю, або вуглекислий газ (СО2), має властивість поглинати значну частину длінноволоновой радіації. Його накопичення в атмосфері сприяє виникненню "парникового ефекту", що призводить до потепління клімату в земної поверхні.
Озоновий шар атмосфери - (озон - трьохатомної кисень). Розташовується у екватора на висоті 15-20 від поверхні Землі, 22-26 км в помірних широтах і 8-10 км в районах полюсів. У озоновому шарі атмосфери концентрація озону досягає 20 мг / куб. м. у поверхні Землі - лише 0,01-0,06 мг / куб. м. Крім захисту органічного життя, озон окисляє метан та інші вуглеводні, а також чадний газ (оксид вуглецю) перетворює в вуглекислий газ, додаючи в нього від себе атом кисню.
Головні причини руйнування "озонового парасольки" планети - це застосування фреонів (хлорфторуглеводородов) в якості холодоагентів при виробництві холодильників. реактивних двигунів в авіації та застосування балончиків-розпилювачів в парфумерної промисловості. Річне виробництво фреонів зараз досягло 1,8 млн. Т. В даний час виробництво фреонів зростає в таких країнах як Китай і Індія, які не підписали міжнародні угоди про зупинення провадження хладагентов, тому озонова проблема як і раніше актуальна. З 1975 року щовесни над Антарктидою утворюються "озонові діри" (зниження вмісту на 50% озону). Пізніше такі діри були помічені і на півночі планети (зниження вмісту озону на 10%). Вільне проникнення ультрафіолетових променів Сонця в зоні таких "дірок" призводять до спалахів раку шкіри, очних захворювань, зниження імунітету. Інші наслідки - це зниження врожайності сільськогосподарських культур на 30%, зменшення продукції планктону в водоймах.
Кіслотниг дощі - опади, що містять розчини кислот і (або) їх солей, найчастіше сірчаної, з РН менше 5,6. Викиди в атмосферу промисловими підприємствами діоксиду сірки, азоту, при з'єднанні цих газів в повітрі з парами води, призводить до утворення крапель різних кислот, в подальшому переносяться по повітрю на великі відстані вітрами переважаючих напрямків, і випадають на поверхню грунту у вигляді кислотних дощів. Це завдає шкоди продуктивності грунту і прямої шкоди здоров'ю людини і тварин, а також рослинності, зокрема хвойним і іншим деревам.
Основними забруднювачами гідросфери є стічні води (промислові, сільськогосподарські і побутові), в тому числі нафту і нафтопродукти, детергенти, важкі метали, радіоактивні елементи, пестициди та ін.
Обсяги забруднюючих речовин, що надходять щорічно в Світовий океан в результаті техногенних причин, надзвичайно великі. Зараз на планеті брудні стічні води забруднюють більше 1/3 всієї чистої води, проте з огляду на нерівномірний розподіл ступеня забруднення, в районах з високою щільністю промислового і с / г виробництва, щільності населення, ступінь забруднення значно більше.
а) Нафта і нафтопродукти. Це найбільш потужні забруднювачі гідросфери. В цілому, в гідросферу щорічно надходить 30-35 млн. Т нафти і нафтопродуктів.
Основні шляхи забруднення нафтою і нафтопродуктами наступні:
-природний вихід в районах родовищ;
-транспортування і перевантаження;
- переробка і використання в якості палива і промислової сировини.
Найбільші природні виходи нафти в гідросферу розташовані на шельфі південної Каліфорнії, в Мексиканській і Перській затоках, в Карибському і Аравійському морях, у північних берегів Аляски і Канади, біля берегів Індонезії, на Каспійському, Північному і Балтійському морях. У деяких родовищах відбуваються "залпові" викиди нафти. Наприклад, в Санта-Барбарі (Каліфорнія) одного разу нафту в результаті викиду покрила акваторію океану площею 2 072 км. Через 100 днів після початку викиду обсяг нафти, що розлилася оцінювався в 100 млн. Л.
Значні витоку відбуваються і при транспортуванні нафти. 65% світового видобутку нафти перевозиться морським шляхом, кожні 10 років відбувається подвоєння обсягів перевезеної нафти, з відповідним збільшенням тоннажу танкерного флоту.
б) Детергенти (синтетичні миючі засоби). Детергенти дуже токсичні і практично не піддаються процесам біологічного розкладання. Вони широко застосовуються в промисловості і на транспорті, в комунально-побутовому господарстві. Щорічно виробляється більше 4 тис. Т детергентів, їх виробництво постійно збільшується. У промислових районах в стічних водах міститься до 15 мг детергентів на кожен літр води. В таких районах на річках і каналах, на порогах і шлюзах утворюється шар піни, що утруднює судноплавство.
в) Важкі метали (ртуть, свинець, цинк, мідь, хром, олово, марганець).
Найбільшу небезпеку становить ртуть і її сполуки, особливо метілртутние. В середньому, в морській воді міститься 0,15 мл / л ртуті. З огляду на, що щорічно проводиться 9 тис. Т ртуті, а також її високу хімічну стійкість, можливо сильне локальне забруднення внутрішніх водойм та прибережних ділянок морів. У водоймах ртуть концентрується в гідробіонтах і донних відкладеннях.
Шкода гідробіонтів завдає також забруднення свинцем і його сполуками. Найбільш висока концентрація свинцю в північній півкулі, так як саме тут в промисловості використовується 90% світового виробництва цього металу.
г) Радіоактивні елементи. Випробування ядерної і термоядерної зброї, розвиток ядерної енергетики, проблема захоронення радіоактивних ізотопів, аварії судів з атомними двигунами, привели до значного забруднення гідросфери радіоактивними елементами. Відомо, що вони досить стійкі і здатні зберігатися і накопичуватися в водоймах протягом тривалого часу. У ряді районів Світового океану радіоактивність вод в результаті антропогенного впливу значно перевищила природний фон. Так, по тільки в Атлантичному океані поховано понад 14 тис. Контейнерів з відходами цезію та плутонію, що підвищило радіоактивність вод в місцях поховання в 3-70 разів, в Тихому океані - понад 47 тис. Контейнерів, що призвело до зростання радіоактивності вод в 2 -2,5 рази.
д) Пестициди. Забруднення води пестицидами відбувається як внаслідок прямого їх внесення у водойми при їх використанні для боротьби з шкідниками, так і під час вступу до них води, що стікає з поверхні оброблених отрутохімікатами с / г і лісових земель, а також при скиданні відходів підприємств-виробників отрутохімікатів, при їх транспортуванні і зберіганні, частково - при перенесенні атмосферними потоками. Токсичність пестицидів вище в непроточной воді.
Однак навіть в проточній воді, при великих скидах, їх дозування може виявитися згубною для риб та інших гідробіонтів. Пестициди більш токсичні і краще розчиняються при підвищенні температури води. Відомі випадки масової загибелі осетрових риб на Каспійському і Азовському морях під впливом пестицидів.
е) Азот і фосфор. Евтрофікація водойм. С / г стоки, стоки тваринницьких ферм, каналізаційні стоки вносять у водойми великі кількості сполук фосфору і азоту, що призводить до явища "евтрофікації" водойм.
При евтрофікації спочатку різко зростає кількість фіто- і зоопланктону, а потім і інших, більш великих гідробіонтів, в тому числі риб. Потім життєдіяльність і відмирання цих організмів приводять до падіння вмісту кисню в воді і накопичення сірководню. Поступово такий водойма стає непридатним для життя, кількість живих організмів в ньому різко скорочується, поки він не прийде в початковий стан і цикл не відновлюється.
Найбільш несприятливі наслідки забруднення гідросфери наступні:
1.Зміна органолептичних (смакових, колірних. Запаху) властивостей води;
2.Нарушение кисневого режиму і зменшення виділення кисню в атмосферу (зменшення масштабів процесів фотосинтезу);
3.Порушення природного ходу хімічних процесів у воді;
4.Аккумуляція в гідробіонтах токсичних речовин, їх отруєння, можливе отруєння людей при харчуванні ними;
5.Сніженіе можливостей використання водойм в рекреаційних;
6.Затрудненія при навігації (при забрудненні детергентами);
7.Ізмененіе теплового балансу через зміну властивостей, що відображають поверхні води, особливо при забрудненні нафтою і нафтопродуктами, як наслідок - вплив на планетарний тепловий баланс;
8.Уменьшеніе біопродуктивності водойми або його ділянки через скорочення кількості зоопланктону, дуже чутливого до забруднення вод.