Источники и виды техногенных загрязнений
Научно-технический прогресс, определяющийся множеством социально-экономических, научно-технических и других факторов, привел к значительному увеличению в использовании природных ресурсов. Одновременно увеличились и выбросы загрязняющих веществ. При этом наиболее опасным является тот факт, что в процессе производственной деятельности стали вырабатываться такие вещества, которые самой природой ранее не вырабатывались. Эти загрязнители, поступая в окружающую среду, долгие годы не перерабатываются за счет естественного круговорота, накапливаются в почве, воде и воздухе и представляют серьезную угрозу для растительного и животного мира, в том числе и для здоровья человека.
Экологическая нагрузка на окружающую среду особенно резко возросла за последнее столетие. В 20 веке численность населения увеличилась с 1,5 до 6 млрд. человек. Одновременно произошло и значительное увеличение потребления природных ресурсов.
Так, например, если до 1900 г. человечеством было использовано до 150 мрд. тонн и натуральных природных ресурсов, через 70 лет эта величина составила 250 мрд. тонн, а в конце 20 столетия превысила 450 мрд. тонн.
Производство электроэнергии за последнее столетие увеличилось более, чем в 1000 раз, а так как около 80% электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, то соответственно возросла и добыча топливных ресурсов.
С ростом промышленности и процессом урбанизации тысячи квадратных километров ежегодно теряются из сельскохозяйственного круговорота. В то же время с меньших площадей требуется получать повышенные урожаи сельскохозяйственной продукции, что не может не привести к серьезному истощению сельскохозяйственных угодий.
Указанное выше настолько серьезно повлияло на баланс веществ в природе, что в отдельных регионах уже всерьез можно говорить об экологической катастрофе. Поэтому, чтобы не произошла экологическая катастрофа в глобальном масштабе, человечество наряду с потреблением природных ресурсов должно направлять максимальные усилия на защиту и восстановление окружающей среды.
Загрязнение окружающей среды – это процесс нежелательных потерь природного сырья, энергии, труда и средств, превращение сырья и оборудования в безвозвратно потерянные отходы, рассеивание их в биосфере.
Загрязнение – это следствие необратимых разрушений, как отдельных компонентов экосистемы, так и биосферы в целом.
В результате загрязнения происходит снижение плодородия почвы, снижение продуктивности водоемов, ухудшение химического состояния воздушной среды. Оно в значительной степени отражается и на моральном состоянии человека и его здоровье.
Поэтому защита окружающей среды от загрязнений является одной из основных задач в проблеме рационального природопользования.
К основным источникам промышленного загрязнения окружающей среды можно отнести транспорт и промышленные установки, но не малую роль играют энергетические установки, коммунально-бытовое хозяйство городов и в определенной степени сельское хозяйство.
Транспорт является самым крупным загрязнителем окружающей среды. В процессе работы двигателя отработавшие газы выбрасываются непосредственно в атмосферу.
С этими газами в воздушную среду поступают такие вредные соединения как угарный газ, оксиды и диоксиды серы и азота, тяжелые углеводороды, тяжелые металлы, сажа и пыль с масляной эмульсией.
Угарный газ при концентрации около 200 мг/м3 вызывает первые признаки отравления. Он воздействует на нервную систему, вызывая удушение.
Диоксид серы при концентрации 20-30 мг/м3 оказывает заметное влияние на слизистую оболочку глаза и дыхательные пути.
Оксиды серы при контакте с водой образуют сернистую кислоту, которая выпадает на землю в виде кислотных дождей. Она опасна для растительности и, в первую очередь, для хвойных пород, приводя их к гибели. Оксиды серы ускоряют коррозию металлов.
Оксиды и диоксиды азота во влажном воздухе образуют азотную кислоту, которая, выпадая на землю в виде дождя, влияет на земельный покров и осаждается в сельскохозяйственной продукции в виде нитратов. Особенно опасны соединения оксидов азота с тяжелыми углеводородами. Отравление человека начинается с кашля. Образующиеся кислоты могут привести к отеку легких.
Углеводороды и, в первую очередь, тяжелые, как- то бензопирен, сажистые соединения и гудроны обладают канцерогенными свойствами, вызывая раковые заболевания.
Легкие углеводороды в виде паров бензина и дизельного топлива в малых дозах обладают наркотическими свойствами, но при длительном воздействии человек ощущает головную боль, головокружение, неприятное ощущение в горле.
Соединения свинца влияют на содержание гемаглобина в крови, приводят к заболеванию дыхательных путей и мочеполовых органов.
Тонкодисперсная пыль с размерами частиц от 0,1 до 1 мм легко проникает в легкие человека. Особенно опасны маслянистые туманы и пыль производственных источников, которая может адсорбировать фтористые соединения, хлор и другие высокотоксичные вредные вещества.
В процессе технической эксплуатации и ремонта транспортных средств в результате стока или слива рабочих жидкостей и масел происходит загрязнение почвы. Эти вредные жидкости с дождями при таянии снега или с поливочной водой поступают в водоемы.
Ежегодно в мировой океан поступает до 10000000 тонн нефти и нефтепродуктов, из которых на долю промпредприятий и транспорта приходится до 40%.
Наличие на поверхностях воды нефтяной или масляной пленки ухудшает газообмен между воздухом и водой, что приводит к снижению концентрации кислорода в воде и, как следствие, ухудшению состояния флоры и фауны, гибели рыб и птиц.
Загрязнение природы происходит также и от предприятий транспорта и в целом от всей транспортной инфраструктуры. В районах крупных железнодорожных станций и автохозяйств загрязнение поверхности земли осуществляется и различными механическими примесями. К ним можно отнести золу, шлак, строительные материалы, металлическую, пластмассовую и древесно-волокнистую пыль. Территории транспортных хозяйств часто захламляются бытовым мусором и производственными отходами. В них могут находится и наиболее опасные и вредные вещества, такие как свинец, кадмий, ртуть. Земля в районе железнодорожных станций пропитана различными ядохимикатами, креозотом и нефтепродуктами, что превращает районы, прилегающие к станциям, в зоны экологического бедствия.
Роль промышленных предприятий в деле загрязнения биосферы не менее существенна, но, в отличие от транспорта, стационарные источники выброса вредных веществ легче контролировать.
Для работы любого промышленного предприятия постоянно требуются природные ресурсы в виде сырья и топлива, электроэнергия, чистая вода, кислород.
В результате производственных процессов, наряду с основной продукцией, на предприятиях образуются существенные потери материалов, отходы сырья и продукции, а также сточные загрязненные воды, выбросы в атмосферу и энергетические загрязнители.
Наиболее крупными промышленными загрязнителями окружающей среды являются предприятия металлургического, химического и нефтеперерабатывающего профиля.
Так, в частности, при плавке 1 тонны металла, в атмосферу выбрасывается до 1000 м3 колошникового газа, содержащего СО, SO2, NOx, пары масел, SiO2, CaO, Al2O3, MgO, FenOn и C.
Примерно такой же состав вредных газов выделяется и при электродуговой сварке.
В цехах машиностроительных заводов выделяется пыль, содержащая кислотные и масляные аэрозоли, оксиды углерода и серы, пары аммиака и цианистого водорода. Концентрация пыли в воздухе по отдельным участкам доходит до 7 г/м3 воздуха, а среднее содержание кислот составляет 2,5 г/м3.
В пересчете на тонну продукции выброс пыли составляет 200 г/т, при этом на долю мелкодисперсной приходится до 80%.
При обработке дерева, пластика, графита и других не металлических материалов, в пересчете на один станок, в среднем выделяется до 1000 г пыли в час.
В сварочных цехах в пересчете на 1 кг электродов образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1,5 г оксидов C и N.
В окрасочных цехах в воздух помещений поступают пары растворителей и окрасочных аэрозолей, общая концентрация которых доходит до 400 мг/м3.
Так как выбросы вредных веществ происходят в районе расположения предприятия, то на прилегающей территории образуются значительные загрязнения окружающей среды.
На территориях предприятий образуются сточные воды, которые можно разделить на три группы:
бытовые сточные воды, которые образуются при эксплуатации на предприятиях душевых, столовых, туалетов и прачечных. Эта вода отправляется на станции очистки.
поверхностные сточные воды, которые образуются в результате смыва территории дождями, талыми водами и поливочной водой. Основными примесями в ней являются твердые частицы любого происхождения, нефтепродукты, химические соединения и пр.
производственные воды, которые используются в технологических циклах.
В целом, по предприятиям, объем очищаемой воды составляет примерно 10%. Поэтому предприятиям задается величина предельно допустимого сброса вредных соединений и устанавливается повышенная оплата как за сверхнормативный сброс загрязненной воды, так и за повышенное использование чистой воды из системы водоснабжения города.
Выбросы в атмосферу и сброс загрязненной воды от промышленных предприятий и транспорта в значительной степени влияют на состояние прилегающих к территориям предприятий и магистральных дорог земельных угодий.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами в совокупности с сернистыми загрязнениями приводит к образованию технологических пустынь. Наиболее чувствительны к таким загрязнениям породы хвойных лесов, березы, дуба, бука. При содержании в 1 кг почвы 2-3 г свинца приводит почву к омертвлению. В то же время в районах крупных автомобильных дорог и железнодорожных станций содержание в почве свинца достигает 10-15 г на 1 кг.
При вывозе отходов на необорудованные свалки возникает реальная угроза загрязнения поверхности и грунтовых вод. Грунтовые воды, в результате взаимодействия с загрязненной почвой, закисляются и несут с собой соединения различных, вредных веществ.
Под строительство транспортной инфраструктуры и промышленных объектов требуется изъятие значительных земельных площадей. На этой территории нарушаются естественные стоки воды, меняется характер почвенного слоя и нарушается естественное природное равновесие.
Помимо перечисленного, транспорт и промпредприятия создают и энергетическое загрязнение окружающей среды, к которым относятся избыточное тепловыделение, шум, вибрация, электромагнитные волны и ионизирующее излучение.
Повышенные тепловые выбросы приводят к повышенному испарению влаги, образованию туманов, снижению числа солнечных дней. В результате этого происходит повышение среднегодовой температуры в атмосфере земли. За последние 50 лет она уже повысилась на 1,3 ˚С. Это, в конечном итоге, сказывается на усиленном таянии ледников и полярных льдов, что сказывается на повышении уровня мирового океана. Анализ выбросов теплоты показывает, что в промышленных городах имеются районы, где тепловыделения составляют от 10 до 200 Вт/м2. В этих районах образуются устойчивые пространственные острова теплоты, в которых температура воздуха на 1-1,5 ˚С превосходит равновесную естественную температуру воздуха в среднем по городу. В этих зонах наиболее вероятны выпадения туманов, облачности и выпадения пригородных осадков. А так как во влажном воздухе увеличивается содержание оксидов серы и азота, то вероятны и выпадения кислотных дождей. Они снижают плодородие почвы, ухудшают здоровье людей, разрушают металлические конструкции за счет быстрой коррозии и отрицательно воздействуют на растительный и животный мир.
Поступление теплоты в водоемы приводит к повышению их температуры, снижению в воде концентрации кислорода, углекислого газа и азота, что в свою очередь отрицательно сказывается на водной флоре и фауне.
Шум в окружающей среде создается одиночными или комплексными источниками, к которым относятся транспорт, техническое оборудование промпредприятий и др.
Шум в городах в настоящее время часто превышает нормы на 10-25 дБ, что влияет на нервную систему человека, приводит к быстрой утомляемости, потере сна, а при повышенных уровнях шума в некоторых производственных процессах – к ранней глухоте.
Вибрация возникает в результате работы технического оборудования ударного действия, перемещения тяжелых транспортных средств и работы крупного энергетического оборудования. Вибрация распространяется через грунт и влияет на фундаменты зданий, вызывая их осадку и разрушение, приводит к образованию оползней. Особенно заметно влияние вибрации во влажных грунтах и в песке.
Вибрация вызывает раздражение у человека, снижает его работоспособность, а при постоянном каждодневном воздействии ведет к серьезным заболеваниям. В зависимости от источника и состояния грунта вибрация может распространяться от 50 до 200 м.
Электромагнитные поля от антропогенных источников возникает на радиотехнических, телевизионных и локационных объектах, в электротермических цехах, установках СВЧ, а также на высоковольтных подстанциях и вдоль линий высокого напряжения. Зона влияния электромагнитных волн достигает до 100-150 м.
Электромагнитные поля влияют на нервную систему человека, вызывая головные боли, повышенную утомляемость, ухудшение памяти и нарушение сна.