О. О. Созінов (Інститут агроекології та біотехнології уаан)

Вид материала

Документы

Содержание Які основні риси екологічної системи«Земля»? Гостина біосфери, охоплена впливом діяльності Ілюдини, її технічних засобів, об'єктів, які працю­ють або споруджуються, називаєт Основні техногенні забруднювачі природного середовища Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля Біологічні забруднення Оксид вуглецю (CO) Оксиди азоту Шкідливі вуглеводні Діоксид сірки (SO Триоксид сірки (SO 179 Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля Гпа в а 4 Сполуки хлору Сполуки фтору За даними Всесвітньої організації охорони здоров 'я (ВООЗ), у наш час у США щодоби в організм дорослої людини потрапляє майже 50 Методи визначення якості та обсягів забруднень. Гранично допустимі концентрації 183 Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля Глав

Подобный материал:

• О. О. Созінов (Інститут агроекології та біотехнології уаан), 10486.5kb.
• «Інститут харчової біотехнології та геноміки нан україни» Новітні технології біоенергоконверсії, 191.08kb.
• Технічний регламент, 1714.19kb.
• Конспект лекцій дисципліни «основи біотехнології рослин», 768.55kb.
• Щодо виконання науково-дослідних, 847.87kb.
• Державна установа „Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії, 21.57kb.
• Національний технічний університет україни “київський політехнічний інститут” Факультет, 11.38kb.
• Опис модуля назва модуля, 15.02kb.
• Кропивко Максим Михайлович. Інвестиційне забезпечення селянських (фермерських) господарств:, 154.06kb.
• Текст роботи: інститут аграрної економіки української академії аграрних наук сук петро, 536.56kb.

1. Які основні риси екологічної системи
   «Земля»?
   

1. Наведіть приклади речовинних,
   енергетичних та інформаційних
   зв'язків у живій природі.
   

1. Проаналізуйте кругообіг речовин у
   невеличкому озері.
   

1. Які антропогенні забруднювачі по­
   вітря найнебезпечніші й чому?
   

1. Які основні причини парникового
   ефекту? Чому він небезпечний для
   людини?
   

1. Як відбувається руйнування озоно­
   вого шару?
   

174

7. Як утворюються кислотні дощі?
   Якої шкоди вони завдають природі?
   

7. Що таке «ядерна ніч» і «ядерна
   зима»?
   

7. Які є методи боротьби із забруднен­
   нями атмосфери?
   

10. Як можна зменшити забруднення ат­
    мосфери автомобільними викидами?
    

10. Які функції води як елемента гло­
    бальної екосистеми?
    

10. Розкажіть про основні джерела води
    в Україні.
    

10. Що таке поворотні води й чому вони
    небезпечні для водойм?
    

10. 
    

ТЕХНОЕКОЛОГІЯ

Сила у того, хто знає.

А. Парікчай,

індійський філософ

Основні техногенні забруднювачі й методи їх контролю

У світі широко використовується близько 60 тис. хімічних речовин, та лише кілька сотень із них досить повно досліджено.

З доповіді Міжнародної комісії з довкілля «Наше спільне майбутнє» (1989)

Гостина біосфери, охоплена впливом діяльності Ілюдини, її технічних засобів, об'єктів, які працю­ють або споруджуються, називається техносферою. Вона почала формуватись у XVIII—XIX ст. водночас із бурхливим розвитком науки та техніки й до другої половини XX ст. стала силою плане­тарного масштабу. Це пов'язано з активізацією діяльності люди­ни й появою нових факторів негативного впливу на природу: розвиток атомної енергетики, розробка нових видів озброєнь, хімізація сільського господарства, подальший розвиток усіх видів транспорту, гірничодобувної, металургійної промисловості, машинобудування та освоєння космічного простору. В результаті збільшилося забруднення всіх компонентів довкілля — повітря, води, ґрунтів, продуктів харчування. В біосфері почалися проце-

176


Техноекологія

си міграції речовин, спричинені виробничою діяльністю людини, утворився третій вид кругообігу речовин у природі (крім гео­логічного й біологічного) — технологічний. Виникла необхідність детально вивчати, класифікувати різні техногенні забруднення довкілля, передбачати їх, уміти запобігати їм, зменшувати, нейт­ралізувати, нарешті, боротися з наслідками різних негативних дій людини на природу. Це зумовило розвиток багатьох нових на­прямів у сфері прикладної екології, які узагальнено називають «техноекологією».

Ш Основні техногенні забруднювачі природного середовища —

це різні гази, газоподібні речовини, аерозолі, пил, які викидають­ся в атмосферу об'єктами енергетики, промисловості й транспор­ту, радіоактивні, електромагнітні, магнітні й теплові випроміню­вання та поля, шуми й вібрації, «збагачені» шкідливими хімічни­ми сполуками промислові стоки, комунальні й побутові відходи, хімічні речовини (передусім пестициди й мінеральні добрива), що у величезній кількості використовуються в сільському госпо­дарстві, нафтопродукти.

Сьогодні довкілля забруднюють більше ніж 7 тис. хімічних спо­лук, що виділяються в процесі промислового виробництва, багато з яких — токсичні, мутагенні й канцерогенні.

До найпоширеніших і найнебезпечніших забруднювачів повітря належать діоксид азоту, бензол, води — пестициди, нітра­ти (солі азотної кислоти), Грунту — поліхлоровані дифеніли, соляна кислота. Кількість техногенних забруднювачів зараз вели­чезна й, на жаль, продовжує зростати. Особливу небезпеку становлять важкі метали, які дедалі в більшій кількості нагрома­джуються в ґрунті, воді й продуктах харчування.

Щорічно: в результаті згоряння палива в атмосферу планети ви­кидається приблизно 22 млрд т діоксиду вуглецю й 150 млн т сірчи­стих сполук; світова промисловість скидає в річки понад 160 км³ шкідливих стоків; у ґрунти вноситься близько 500 млн т мінераль­них добрив і 4 млн т пестицидів. За останні 50 років використання мінеральних добрив збільшилося в 45 разів, а отрутохімікатів — у 10 разів, і хоча врожайність при цьому підвищилася тільки на 15—-20 %, проте в багато разів зросла забрудненість природних вод, грунтів і продуктів харчування.

У найзагальнішому вигляді забруднювачі й забруднення дов­кілля класифікуються так: • за походженням — механічні,

177

Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля

Глава 4

Техноекологія


хімічні, фізичні, біологічні; матеріальні, енергетичні; • за трива­лістю дії — стійкі, нестійкі, напівстійкі, середньої стійкості; • за впливом на біоту — прямої й непрямої дії; • за ха­рактером — навмисні (заплановані), супутні, аварійно-випадкові.

Механічні забруднювачі — це різні тверді частинки або предме­ти (викинуті як непотрібні, відпрацьовані, невикористані) на поверхні Землі, в ґрунтах, воді, в Космосі (пил, уламки машин та апаратів).

Хімічні забруднювачі — тверді, газоподібні й рідкі речовини, хімічні елементи та сполуки штучного походження, які надходять у біосферу й порушують природні процеси кругообігу речовин та енергії (особливо небезпечні — хімічна зброя).

Фізичні забруднення — це зміни теплових, електричних, елек­тромагнітних, гравітаційних, світлових, радіаційних полів у при­родному середовищі, шуми, вібрації, які створює людина.

Біологічні забруднення — поява в природі в результаті діяль­ності людей нових різновидів живих організмів (наприклад, віру­су СНІДу), підвищення патогенності паразитів та збудників хво­роб, а також спровоковане людиною катастрофічне розмноження окремих видів (наприклад, унаслідок необгрунтованої інтро­дукції, порушень карантину тощо).

До матеріальних належать різні атмосферні забруднення, стічні води, тверді відходи, до енергетичних — теплові викиди, шуми, вібрації, електромагнітні поля, ультразвукове, інфразвуко­ве, світлове, лазерне, інфрачервоне, ультрафіолетове, іонізуюче, електромагнітне випромінювання.

До стійких належать забруднювачі, які довго зберігаються в природі (пластмаси, поліетилени, деякі метали, скло, радіоак­тивні речовини з великим періодом напіврозпаду тощо).

Нестійкі забруднювачі швидко розкладаються, розчиняються, нейтралізуються в природному середовищі під впливом різних факторів і процесів.

Навмисні забруднення — це зумисні (заборонені) протизаконні викиди й скиди шкідливих відходів виробництва у водні об'єкти, повітря й на земельні ділянки, цілеспрямоване знищення лісів, пасовиськ, перевилов риби, браконьєрство, утворення кар'єрів, неправильне використання земель, природних вод і т. д.

Супутні забруднення — це поступові зміни стану атмосфери, гідросфери, літосфери й біосфери в окремих районах, регіонах і планети в цілому в результаті діяльності людини (спустелювання,

178

висихання боліт, зникнення малих річок, поява кислотних дощів, парникового ефекту, руйнування озонового шару).

Нижче наведено короткі характеристики найбільш поширених і небезпечних забруднювачів довкілля.

Оксид вуглецю (CO), або чадний газ, не має кольору й запаху, утворюється в результаті неповного згоряння кам'яного вугілля, природного газу, деревини, нафти, бензину. Якщо в повітрі міститься 1 % CO, то це вже негативно впливає на біоту, а 4 % для багатьох видів є летальною дозою. Один автомобіль викидає в повітря близько 3,65 кг СО за добу; щільність потоків автомобілів на основних магістралях Києва сягає 50—100 тис. машин за добу, щогодинний викид у повітря CO становить 1800—2000 кг.

Оксиди азоту (NO, N0₂, N₂0), що в 10 разів небезпечніші для людини, ніж CO, викидаються в повітря переважно підпри­ємствами, які виробляють азотну кислоту й нітрати, анілінові барвники, целулоїд, віскозний шовк, а також паливними агрега­тами ТЕС і ТЕЦ, металургійними заводами й спричинюють утво­рення кислотних дощів. На територіях, що межують із основни­ми автомагістралями Києва (10—30 км), концентрації NO₂ в 10— ЗО разів перевищують гранично допустимі (ГДК), бензпіренів — у З—10 разів.

Аміак (NH₃), що застосовується для виробництва, зокрема азотної кислоти, подразнює дихальні шляхи людей і тварин.

Шкідливі вуглеводні (ароматичні, парафіни, нафтени, бенз-пірени) містяться у вихлопних газах автомобілів (недосконалість процесів згоряння бензину в циліндрах двигунів), картерних газах, випарах бензинів. Дуже шкідливі також сажа (оскільки добре адсорбує забруднювачі), ненасичені (олефінові) вуглеводні (етилен та інші), які становлять 35 % загальної кількості вугле­водневих викидів і є однією з причин утворення смогів — фотохімічних туманів у містах-гігантах. У вихлопних газах авто­мобілів міститься близько 200 шкідливих компонентів, найнебез-печніші з яких — бензпірени, оксиди азоту, сполуки свинцю та ртуті, альдегіди.

Діоксид сірки (SO₂), або сірчистий газ, виділяється під час зго­ряння палива з домішкою сірки (вугілля, нафта), переробки сірчаних руд, горіння териконів, виплавляння металів.

Триоксид сірки (SO₃), або сірчаний ангідрид, утворюється внаслідок окиснення SO₂ в атмосфері під час фотохімічних і ка­талітичних реакцій і є аерозолем або розчином сірчаної кислоти

179

Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля

Гпа в а 4

Техноекологія


в дощовій воді, яка підкиснює ґрунти, посилює корозію металів, руйнування гуми, мармуру, вапняків, доломітів, спричинює заго­стрення захворювань легень і дихальних шляхів. Нагромад­жується в районах хімічної, нафтової й металургійної промисло­вості, ТЕЦ, цементних і коксохімічних заводів. Украй шкідливий також і для рослин, оскільки легко засвоюється ними й порушує процеси обміну речовин і розвитку.

Сірководень (H₂S) і сірковуглець (CS₂) викидаються в повітря окремо й разом з іншими сірчистими сполуками, але в менших кількостях, ніж SO₂, підприємствами, які виробляють штучне волокно, цукор, а також нафтопереробними й коксохімічними заводами. Характерна ознака цих забруднювачів — різкий, неприємний, подразнювальний запах. Мають високу токсичність (у 100 разів токсичніші, ніж SO₂). В атмосфері H₂S повільно окис-нюється до SO₃. Потрапляє в атмосферу також у районах діяль­ності вулканів. Крім того, в природних умовах сірководень — це кінцевий продукт сульфатредукуючих бактерій — на дні боліт і річок, озер, морів і навіть у каналізаційних системах.

Сполуки хлору з іншими елементами концентруються навколо хімічних заводів, які виробляють соляну кислоту, пестициди, це­мент, суперфосфат, оцет, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду, органічні барвники тощо. В атмосфері містяться у вигляді моле­кулярного хлору й хлористого водню.

Сполуки фтору з іншими елементами нагромаджуються в районах виробництва алюмінію, емалі, скла, кераміки, фарфору, сталі, фосфорних добрив. У повітрі вони містяться у вигляді фтористого водню (HF) або пилуватого флюориту (CaF₂). Сполу­ки фтору надзвичайно токсичні, до них дуже чутливі комахи. Фтор нагромаджується в рослинах, а через рослинний корм — в організмі тварин.

Свинець (РЬ) — токсичний метал, який міститься у вихлопних газах автомобілів, свинцевих фарбах, матеріалах покриттів, ізоля­цій електрокабелів і водопроводів, різних прокладок та ін.

• В організмі людини міститься в середньому близько 120 мг свинцю, який розподілений по всіх органах, тканинах, кістках. Із кісток він виводиться дуже повільно (десятки років)! Органічні сполуки свинцю надходять в організм людини крізь шкіру, слизові оболонки, з водою та їжею, а неорганічні — дихальними шляхами. Сьогодні житель великого міста щодня вдихає близь­ко 20 м³ повітря з вихлопними газами, до компонентів яких належить сви­нець, отримує його з їжею (до 45 мкг), і в організмі затримується до 16 мкг

180

свинцю, котрий проникає в кров і розподіляється в кістках (до 90 %), печінці й нирках. Іноді загальна кількість свинцю в організмі городянина становить 0,5 г і більше, тоді як його ГДК в крові — 50—100 мкг/100 мл.

Кадмій (Cd) — одна з найотруйніших речовин. Його ГДК — 0,001 мг/л. ♦ Так, у 1956 р. в Японії тяжке захворювання кісток, відоме як ітай-ітай, було викликане хронічним отруєнням людей кадмієм, що містився в рисі. Цей рис вирощувався неподалік гірничодобувного комбінату, який сильно забруднював околиці відходами з умістом кадмію. В організм японців, котрі мешкали поблизу, щодня потрапляло до 600 мкг цієї отрути!

За даними Всесвітньої організації охорони здоров 'я (ВООЗ), у наш час у США щодоби в організм дорослої людини потрапляє майже 50—60 мкг кадмію, у Швеції — 15—20, в Японії — до 80 мкг. Рятує лише те, що основна маса кадмію виводиться з організму дуже швидко, а залишається всього близько 2 мкг (за добу). Підвище­ний уміст кадмію спостерігається в морських фосфоритах, мор­ських рослинах і кістках риб, у деяких поліметалічних рудах. На­громаджується він у золі під час спалювання сміття на звалищах.

Ртуть (Hg) — високотоксична речовина, особливо ртутєор-ганічні сполуки — метилртуть, етилртуть та ін. В довкілля по­трапляє з відпрацьованих люмінесцентних ламп, батарейок тощо.

«Нові» забруднювачі, винайдені людиною, яких природа раніше не знала й не мала часу підготувати до них екосистеми, за своєю фізико-хімічною структурою чужі всьому живому й не можуть перероблятися, втягуватися в обмінні процеси. До таких небезпечних забруднювачів належать поліхлорбіфеніли (ПХБ), полібромні біфеніли (ПББ), поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — їх виробляють понад 600 видів, нітрозоаміни, вінілхло­риди (містяться в різних плівках, поліетиленових упаковках, па­кетах, трубах), майже всі синтетичні пральні порошки. Більшість із цих речовин є канцерогенними, вони впливають на генетичний апарат людей. Прихований період хвороб (а це дуже небезпечно!) від отруєння такими речовинами становить 10—15 років.

• Якщо не вжити термінових заходів до зменшення забруднень довкілля, то, за розрахунками спеціалістів, через 50 років, зважаючи на зростання ви­робництва, вміст оксиду заліза в ґрунтах і водах планети подвоїться, сполук цинку й свинцю збільшиться в 10 разів, ртуті, кадмію, стронцію — в 100, арсену (миш'яку) — в 250 разів!

181

Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля

Гл а в a 4

Техноекопогія


Важливо наголосити: за сучасних умов атмосферне повітря, води, Грунти водночас забруднюються кількома шкідливими речовинами. Кожна з них, узята окремо, може мати концентра­цію, меншу за ГДК (тобто не становить небезпеку для здоров'я), але сукупна дія всіх забруднювачів дає сильний негативний ефект, як і в разі, коли набагато перевищується ГДК якого-небудь токсиканта. Це явище називають ефектом підсумовування дії шкідливих речовин, або синергічним ефектом. Прикладом може бути сукупна сильна негативна дія діоксиду сірки й сірководню, ацетону й фенолу, ацетальдегіду й вінілацетату, діоксиду азоту й формальдегіду, сірчистого газу й діоксиду азоту, суміші сильних кислот (НС1, H₂SO₄, HNO₃), метанолу й етанолу, «помірної» радіації й деяких важких металів, радіації й пестицидів, радіації й шуму.

Ш Методи визначення якості та обсягів забруднень. Для з'ясу­вання ступеня забруднення довкілля та впливу того чи іншого забруднювача (полютанта, токсиканта) на біоту й здоров'я люди­ни, оцінки шкідливості забруднювачів і міри їхньої небезпеч­ності, проведення екологічних експертиз довкілля в межах районів, регіонів чи окремих об'єктів сьогодні в усьому світі використовують такі поняття, як гранично допустимі концент­рації (ГДК) шкідливих речовин, гранично допустимі викиди (ГДВ) і скиди (ГДС), гранично допустимі екологічні навантажен­ня (ГДЕН), ступінь екологічної витривалості ландшафту (СЕВЛ), максимально допустимий рівень забруднення (МДРЗ), кризова екологічна ситуація (КЕС), санітарно-захисні зони (СЗЗ) та ін.

Гранично допустимі концентрації визначаються головними санітарними інспекціями в законодавчому порядку або рекомен­дуються відповідними установами, комісіями на підставі резуль­татів складних комплексних наукових досліджень, лабораторних експериментів, а також відомостей, добутих під час і після різних аварій і катастроф на виробництвах, воєн, стихійних лих, із вико­ристанням матеріалів тривалих медичних спостережень на шкідливих підприємствах.

Використовують два нормативи ГДК шкідливих ре­човин: 1) максимальна разова доза, яка не викликає рефлек­торних реакцій у людини; 2) середньодобова ГДК — максималь­на доза, що не шкідлива для людини в разі тривалої (впродовж місяців, років) дії.

182

* За даними ВООЗ, у чистому й здоровому довкіллі продуктивність праці підвищується на 10—15 %. Людині, яка перебуває в зеленій зоні, для віднов­лення сил після важкого робочого дня потрібно на 60 % менше часу, ніж в індустріальному місті.

В Україні стан довкілля контролюється кількома відомствами. Основний контроль здійснюється Міністерством екології і при­родних ресурсів, Міністерством охорони здоров'я, санітарно-епідеміологічними службами, гідрометслужбою та їхніми відділа­ми в областях і районах, а додатковий контроль — службами комунального господарства, рибнагляду, геології та охорони надр, товариствами охорони природи, «зеленими» організаціями.

В основу нормування всіх забруднювачів покладено визначен­ня ГДК у різних середовищах. У нормативних документах різних країн ГДК забруднювачів у воді, повітрі й ґрунтах, на жаль, час­то відрізняються, хоча й неістотно (за рідкісним винятком, наприклад, норми вмісту діоксинів).

ГДК полютанта — це такий його вміст у природному середо­вищі, за якого не знижується працездатність і не погіршується самопочуття людей, не завдається шкода їхньому здоров'ю в разі постійних контактів, а також відсутні небажані негативні наслідки для нащадків.

Визначаючи ГДК, ураховують не лише ступінь впливу полю­танта на здоров'я людей, а й також його дію на свійських і диких тварин, рослини, гриби, мікроорганізми й природні угруповання в цілому.

Новітні дослідження свідчать, що нижніх безпечних меж впливу канцерогенів та іонізуючої радіації немає. Будь-які дози, що перевищують звичайний природний фон, шкідливі.

За наявності в повітрі або воді кількох забруднювачів їхня сукупна концентрація має не перевищувати одиницю (1).

Для визначення максимальної разової ГДК використовують різні високочутливі тести, за допомогою яких виявляють міні­мальні впливи забруднювачів на здоров'я людини в разі коротко­часних контактів (вимірювання біопотенціалів головного мозку, реакції ока тощо). Для з'ясування наслідків тривалих впливів полютантів проводять експерименти на тваринах, використову­ють дані спостережень під час епідемій, аварій, додаючи до певного граничного значення коефіцієнт запасу, який знижує ГДК ще в кілька разів.

183

Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля

Глав а 4

Техноекологія


Для різних середовищ значення ГДК одних і тих самих токси-кантів різні, як і максимальні разові та середньодобові ГДК одних і тих самих забруднювачів.

На сьогодні визначено близько 3 тис. ГДК для забруднювачів води (близько 1500), повітря (близько 1000) і грунтів (близько 300), що найчастіше трапляються в оточенні людини, хоча необхідно знати принаймні 20 тис. ГДК різних забруднювачів, які виробляє людина й які негативно впливають на її здоров'я та існування.

Якщо жабу кинути в посудину з гарячою водою, вона намагатиметься виплигнути звідти різким стрибком. Та коли посадити жабу в посудину з холодною водою й повільно їі нагрівати, жаба загине, не помітивши поступового зростання температури... Як би й нам не опинитися в становищі жаби, що не помітила перегріву.