Общие закономерности распределения химических загрязняющих веществ в биосфере - Влияние химических загрязнителей на биосферу

Под совместным воздействием природных энергетических факторов -- солнечной радиации, гравитационных и тектонических сил, химической и биогенной энергии -- биосфера Земли сформировалась приблизительно за 2,5 млрд лет. С возникновением социально организованного человеческого общества к природным энергетическим факторам добавился еще один -- энергия мирового производства, который развивается неизмеримо быстрее и в последние годы имеет тенденцию к удвоению мощностей через каждые 14--15 лет. От организации этого производства в ближайшие десятилетия зависит, сохранится или необратимо нарушится подвижное равновесие в окружающей среде, сложившееся за миллиарды лет ее саморазвития. Наиболее реальной опасностью для жизни на Земле является нарушение химического равновесия в биосфере из-за высоких норм потери сырья при добыче и транспортировке, несовершенства технологических процессов и рассеяния в окружающей среде всех видов осадков, стоков и выбросов [8].

Локальные загрязнения биосферы. Загрязнение окружающей среды происходит весьма неравномерно. Основные очаги антропогенного воздействия на природу расположены в регионах с развитой промышленностью, максимальной концентрацией населения и интенсивным сельскохозяйственным производством. Такие загрязнения, обычно наблюдающиеся вокруг какого-либо промышленного предприятия, крупного рудника, населенного пункта, называются локальными. Их химизм определяется, с одной стороны, отраслевой принадлежностью источника загрязнения, с другой -- рельефом, климатическими особенностями и другими природными условиями места загрязнения. Так, почва вокруг рудников полиметаллических руд и комбинатов по выплавке цветных металлов всегда содержит повышенное количество тяжелых металлов -- меди, цинка, свинца, кадмия. Такое же локальное загрязнение почвы свинцом наблюдается вдоль автострад с напряженным движением.

В районах с открытой добычей полезных ископаемых всегда наблюдается локальное загрязнение атмосферы и почвенного покрова пылью, а на территориях, прилегающих к нефтепромыслам и нефтеперерабатывающим заводам, -- нефтяными углеводородами.

В местах разрешенного сброса коммунально-бытовых и производственных сточных вод поверхностные воды всегда отличаются повышенным уровнем загрязнения. Сброс стоков регламентируется "Правилами охраны поверхностных вод" от загрязнения сточными водами с учетом "...степени возможного смешения и разбавления сточных вод водой водоема на пути от места выпуска сточных вод до створа ближайшего пункта питьевого, культурно-бытового или рыбохозяйственного водопользования". Практически это означает, что река или водоем могут быть чистыми не на всем протяжении, а лишь на отдельных участках, главным образом в местах водозабора. Кроме того, эти правила часто нарушают, и реки загрязняются подчас на десятки километров, т. е. локальное загрязнение поверхностных вод переходит в региональное. Это происходит на многих крупных реках нашей страны, протекающих в густонаселенных местностях.

Так, Волга загрязнена стоками крупных промышленных городов Среднего и Нижнего Поволжья почти на всем своем протяжении. В водах Дона во второй половине лета наблюдается интенсивное "цветение" вследствие сбросов коллекторных вод оросительных систем, загрязненных биогенными элементами смытых с полей удобрений.

Примером локального загрязнения атмосферы является смог -- опасное во многих отношениях облако загрязнений различного типа, характерное для некоторых городов, где сочетание загрязнения воздуха транспортными и промышленными газами, атмосферные явления и солнечное излучение создают возможности для его образования. Различают смог влажный ("лондонского типа"), представляющий собой сочетание пылевых частиц и капель тумана, и смог сухой, или фотохимический ("лосанджелесского типа"), возникающий в результате воздействия ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения на загрязняющие вещества, находящиеся в атмосфере. Компонентами сухого смога являются озон О3,.оксид углерода СО, оксиды азота NOX, различные радикалы и другие токсичные компоненты.

При нормальных условиях температура воздуха понижается с высотой. Теплый воздух, поднимаясь вверх, рассеивает загрязняющие примеси, выбрасываемые у поверхности земли. Однако иногда в долинах, котловинах и других отрицательных формах рельефа наблюдается явление атмосферной температурной и газовой инверсии-- смещение охлажденных слоев воздуха вниз и их скопление под слоями теплого воздуха. В этом случае изменение температуры атмосферы обратно нормальному и все загрязняющие примеси накапливаются в инверсионном слое, "накрывая" город, пока не изменятся метеорологические условия. При возникновении сильного ветра начинается смещение холодного воздуха и смог рассеивается.

Различают локальное загрязнение Техническое, или Эксплуатационное, вызываемое нормальной работой промышленного оборудования или использованием продуктов промышленного производства, и Аварийное, вызванное резким и неожиданным нарушением работы предприятия, связанным с выбросом в атмосферу, сбросом в водную среду, разливом по почве большого количества вредных для биосферы и населения веществ. Техническое загрязнение, как правило, остается локальным, тогда как аварийное нередко переходит в региональное, а в исключительных -- катастрофических случаях -- в глобальное. Примером катастрофического загрязнения окружающей среды может служить авария на Чернобыльской АЭС.

Региональное загрязнение биосферы. Региональным загрязнением окружающей среды называют загрязнение, обнаруживаемое в пределах значительных территорий, но не охватывающее всю планету. Причиной регионального загрязнения окружающей среды может стать эксплуатационное поступление загрязняющих веществ в биосферу, если оно достаточно длительно, а выбросы поступают в подвижные компоненты биосферы -- в атмосферу и природные воды. Переход локальных загрязнений в региональные может быть связан с расширением территорий городов, которые постепенно превращаются в гигантские мегаполисы с многомиллионным населением. Так, в США на Атлантическом побережье страны сформировался огромный урбанизированный район площадью около 150 тыс. км2 с населением 40 млн человек (слившиеся агломерации Бостона, Нью-Йорка, Филадельфии, Балтимора и Вашингтона). На тихоокеанском побережье Японии сложился один из крупнейших мегаполисов за счет слияния Иокогамы; Киото, Нагой, Осаки и Кобе, в котором проживает 60 млн. человек -- половина населения страны. Многомиллионные агломерации сформировались в ФРГ (Рурская область), Великобритании (Большой Лендон) и других экономически развитых странах [8,9].

Атмосферные выбросы большого города (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды, пыль) переносятся на большие территории, создавая экологическую напряженность регионального масштаба, сбросы больших объемов сточных вод приводят к загрязнению речных бассейнов, массовое использование удобрений на прилегающих к мегаполису территориях -- к загрязнению почвенного покрова и водной среды избытком биогенных элементов.

Региональные загрязнения вызываются также массовой добычей полезных ископаемых или массовым использованием веществ, опасных для природной среды. Так, высокий уровень загрязнения природных вод нефтью и нефтепродуктами наблюдается на обширных акваториях Мексиканского и Персидского заливов, северного побережья Аляски и Канады, в Карибском и Аравийском морях и других частях Мирового океана, где естественные выходы нефти расположены на побережье и континентальном шельфе. Здесь воды загрязняются отходами при нефтедобыче, вследствие потерь при загрузке-выгрузке и при "залповых" выбросах, нередко случающихся на нефтепромыслах. Площади нефтяных пятен достигают нескольких тысяч квадратных километров.

В районах массового применения химических средств защиты растений происходит региональное загрязнение ими почвенного покрова (Узбекистан, Молдова и др,). Как уже упоминалось, страшным примером регионального загрязнения биосферы радионуклидами стала авария на Чернобыльской АЭС. Степень радиоактивного загрязнения почвенного покрова, максимальная вблизи эпицентра аварии, сильно изменялась в зависимости от атмосферной циркуляции. Уровень локального загрязнения был настолько высок, что со всей окружающей территории было эвакуировано население, и она на десятки лет превратилась в запретную зону. Радиоактивные выпадения произошли не только в обширном регионе нескольких областей Украины, Беларуси, но и над странами практически всей Европы и вызвали интенсивное загрязнение почв.

Глобальные загрязнения биосферы. Глобальными называют загрязнения, которые обнаруживают практически в любой точке планеты. Как правило, глобальные загрязнения переносятся атмосферными потоками, поскольку атмосфера является наиболее открытым компонентом природной среды, связанным процессами энерго - и массобмена с биосферой, гидросферой и космосом.

Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода, серы и азота, углеводороды и взвешенные частицы. Накоплены статистические данные, позволяющие оценить вклад материков и отдельных групп стран в глобальное загрязнение атмосферы этими соединениями (таблица 3). Сводные данные о количестве наиболее распространенных выбросов свидетельствуют о том, что их подавляющая часть приходится на промышленно развитые страны Северной Америки и Европы и в меньшей степени Азии.

Таблица 3

Количественная оценка выбросов в атмосферу загрязняющих веществ млн т/год

Регион

SO2

CO

NOX

Углеводороды

Взвешенные частицы

Северная Америка

18,111

77,268

11,284

9,042

5,951

Латинская Америка

1,785

9,044

1,196

1,063

1,207

Европа

21,613

21,356

7,700

2,637

6,678

Азия

7,521

8,506

3,281

1,289

4,309

Африка

1,578

2,470

0,745

0,328

0,410

Австралия и Океания

2,121

2,425

0,696

0,296

0,349

Газовые компоненты глобальных загрязнений рассмотрены, в следующей главе. Здесь необходимо отметить особую роль запыления атмосферы. Выбросы взвешенных частиц с середины 50-х годов XX столетия возросли настолько, что вопреки теории "парникового эффекта" средняя температура на нашей планете несколько понизилась, так как резкое увеличение запыленности атмосферы привело к уменьшению поглощения солнечной радиации поверхностью земли. Количество выбрасываемой в атмосферу пыли, образующейся вследствие сжигания топлива и различных технологических процессов, составляет до 10 % (по другим данным -- до 20 %) от общего количества поступающих в атмосферу твердых частиц, причем большая часть атмосферных аэрозолей остается в тропосфере и 80 % из них -- на высоте не более 1 км. Время их пребывания в атмосфере зависит от размеров частиц и обычно ограничивается тремя днями на высоте не более 1 км и тридцатью днями в верхних слоях атмосферы.

Основная доля мирового выброса взвешенных частиц -- около 94 % -- приходится на северное полушарие, максимальное их количество выбрасывается в атмосферу промышленностью развитых стран. Основная опасность глобального загрязнения атмосферы пылью заключается в том, что возрастает запыленность приземного слоя, достигающая в урбанизированных районах 40--400 мкг/м3.

К глобальным загрязнениям биосферы следует отнести и радиоактивные выпадения. Их отличительным свойством является характер распределения по географической широте: максимальные радиоактивные выпадения отмечены около 40° северной широты. К северу и экватору радиоактивное загрязнение постепенно снижается.

Похожие статьи




Общие закономерности распределения химических загрязняющих веществ в биосфере - Влияние химических загрязнителей на биосферу

Предыдущая | Следующая