Качество окружающей природной среды, признаки его ухудшения

Качество окружающей среды, по Реймерсу Н.Ф. (1990), определяется как степень соответствия природных условий потребностям людей и других живых организмов. Кроме этого термина также функционирует термин качество среды жизни человека – соответствие среды потребностям человека, т.е. такое состояние экосистем ОПС, которое постоянно и неизменно обеспечивает процесс обмена веществ и энергии между природой и человеком и воспроизводит жизнь. Самыми важными для здоровья и жизни человека являются качество воздуха, питьевой воды и продуктов питания, а также естественный радиационный фон, уровни шума и электромагнитных колебаний, не превышающие допустимые значения.

В естественных условиях качество природной среды обеспечивается самой природой путем саморегуляции, самоочищения от вредных для нее веществ. Естественный цикл природы построен по принципам безотходного процесса, где конечный продукт служит исходным сырьем следующего цикла.

Общественное производство, в отличие от природного, построено на отходной технологии. Твердые, жидкие, газообразные отходы негативно воздействуют на ОПС, приводят к изменениям ее качества, как правило, ухудшению. Скорости такого ухудшения могут приобретать различный характер:

· быстрый (вплоть до катастрофического), имеет место в результате аварий техногенных комплексов и технических устройств, а также вследствие природных аномалий, в виде продолжительных дождей, длительной засухи, эпидемий и др.;

· относительно медленный (эволюционный), в современных условиях имеет место, в основном, вследствие постоянного давления человеческого общества на природу в процессе его хозяйственной деятельности.

В результате техногенного воздействия ОПС из естественного (фонового) состояния переходит вначале в равновесное, а далее кризисное, критическое, катастрофические и, наконец, в состояние коллапса. Каждое из них характеризуется следующими признаками:

· равновесное состояние: скорость восстановительных процессов выше или равна темпу нарушения;

· кризисное состояние: скорость антропогенных нарушений превышает темпы естественно-восстановительных процессов, ухудшается естественный характер экосистем; биомасса сокращается, биологическая продуктивность понижена, но еще не происходит коренного изменения природных экосистем;

· критическое состояние: происходит обратимая замена прежде существовавших экосистем под антропогенным воздействием на менее продуктивные (частичное опустынивание); биомасса мала и, как правило, продолжает снижаться;

· катастрофическое состояние: происходит трудно обратимый процесс закрепления малопродуктивной экосистемы (сильное опустынивание); биомасса и биологическая продуктивность минимальны;

· состояние коллапса: необратимая утеря биологической продуктивности, биомасса стремится к нулю.

Следует иметь ввиду, что четкую классификацию экологических последствий построить практически невозможно, поскольку они различаются, во-первых, по своей природе, во-вторых, по многочисленным неоднозначным эффектам в разных сферах природной среды. Вместе с тем, эти последствия часто группируют по типу воздействия на те или иные процессы биосферы, экологические системы и называют антропогенными факторами. В результате производственно-хозяйственной деятельности общества людей формируется антропосфера. С ее появлением неразрывно связаны два понятия: нарушения ОПС и загрязнение ОПС. Они характеризуют отрицательные изменения в ОПС и тесно связаны с понятием «источник нарушения» и «источник загрязнения» (или, в более собирательной форме, «источник воздействия на ОПС»).

В научно-технической литературе эти термины имеют широкое и не очень определенное толкование. Например, под источником воздействия зачастую подразумевается как вид человеческой деятельности (промышленное производство и др.), так и конкретные объекты деятельности (заводы, свалки, хранение отходов, автотранспорт и т. д.) или материальные носители загрязняющих веществ (отходы производства, средства химизации). Иногда источником воздействия называется даже регион, из которого поступают загрязняющие вещества. В последнее время начинает преобладать точка зрения, что под источником нарушения или загрязнения, а следовательно, экологической опасности необходимо понимать процессы и явления (в целом или их фрагменты) определенного вида (природные или техногенные), с которыми связано воздействие на окружающую среду. В соответствии с таким подходом, источники ухудшения качества ОПС подразделяются на две группы: природные и техногенные.

К природным источникам ухудшения качества ОПС относят процессы и явления, происходящие в самой природной среде и вызывающие отклонения ее состояния от "нормы", следствием чего являются экономические потери у различных общественных объектов. Их классифицируют по происхождению: солнечно-космические (метеориты, магнитные бури и т. п.); климатические и гидрологические (ураганы, тайфуны, смерчи и шквалы, наводнения и паводки); геолого-геоморфологические (землетрясения, эрозия почв, оползни, сели); биогеохимиические (засоление почв, биогеохимическая коррозия); биологические (массовое размножение вредителей и т.п.).

К техногенным источникам ухудшения качества ОПС относят процессы и явления, связанные с функционированием сложных инженерных сооружений промышленности и бытового назначения, транспорта и т.п., которые оказывают антропогенные воздействия на окружающую среду в виде выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, сбросов загрязнений в водные источники, складирования отходов на территориях, механических нарушений ландшафтов и т.д., а также в виде изменения физических факторов жизнедеятельности (температуры, давления, шума и т.д.).

Выбросы, сбросы и складируемые отходы – это виды различного агрегатного состояния отходов, образующиеся в процессе хозяйственной деятельности: промышленной, коммунальной, бытовой, сельскохозяйственной. Сам термин «отходы» подразумевает неутилизированную в данный момент и возвращаемую в окружающую среду часть используемых и перерабатываемых обществом материалов.

Часть отходов, рассеиваемых в атмосфере, называют выбросами, а гидросфере – сбросами. Различают организованные и стихийные выбросы/сбросы. Отходы, которые собираются с целью захоронения или депонирования на полигонах или в прудах-накопителях для последующей утилизации, называются складируемыми отходами. Они разделяются на жидкие и твердые.

Нарушения – это механические изменения в ОПС, а именно изменения числа, формы и места расположения элементов и компонентов ОПС. К ним относятся видовые уничтожения флоры и фауны, нарушения пейзажей, ландшафтов, образование отвалов, использование воды для получения электрической энергии и орошения земель, потери почвенного покрова в результате его эрозии, аридизации (опустынивания), строительства городов и др. Они могут быть локальными (наличие прогиба, провала земной поверхности, отвала), региональными и глобальными (уничтожение лесов, чрезмерное использование водных ресурсов).

Понятие «загрязнение» имеет значительное количество различных определений. Наиболее распространено в научной литературе геохимическое и медико-биологическое толкование данного понятия.

Под геохимическим загрязнением понимается изменение химических свойств окружающей среды (в основном антропогенного характера).

Медико-биологическая трактовка под загрязнением подразумевает появление или количественное изменение в окружающей среде тех или иных физических (например, шума, радиации, электромагнитных полей, вибрации) или химических свойств загрязняющих веществ, уровень проявления которых может оказать неблагоприятное влияние на условия жизни. Загрязнения окружающей среды подразделяются на:

· природные, вызванные какими-либо естественными явлениями, обычно катастрофическими (наводнения, извержения вулканов, селевые потоки и т.п.);

· антропогенные, возникающие в результате деятельности людей. Среди антропогенных выделяют следующие загрязнения:

· ингредиентное (химическое), количественно или качественно чуждое естественным биогеоценозам, в результате которого повышается или понижается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ за рассматриваемый период времени, а также проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или находящихся в концентрациях, превышающих предельно допустимые;

· параметрическое (физическое) изменение значений параметров естественного физического состояния среды; выражается во взаимном притяжении, температурных влияниях, электрических взаимодействиях, воздействии излучений и звуковых колебаний;

· биоценотическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов.

Некоторые авторы (Стадницкий Г.В., Родионов А.И. и др.) выделяют дополнительно (рис. 1.1), стациально-деструкционное загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования в интересах человека. Однако, как правило, оно классифицируется как нарушение, признаки которого рассмотрены выше. Каждый из приведенных видов загрязнений в свою очередь подразделяется на соответствующие составляющие.

Рисунок 1.1 – Классификация загрязнения экологических систем (по Стадницкому Г.В., Родионову А.И., 1988 г.)

Отдельно выделяют механическое загрязнение – засорение среды агентами, оказывающими механическое воздействие без физико-химических последствий. Сюда относятся: перенос одного элемента природы другим (вода – взвеси, ветер – частицы почвы, ледник – камни), давление одного тела на другое (вышележащие горные породы – на нижележащие, вода – на организмы в ее толще, воздух – на организмы и поверхность планеты), разрушение одного тела другим (водный поток – ложе и берега, ветер с песком – скалы). Рассмотрим особенности каждого вида загрязнения.

Ингредиентное (химическое) загрязнение окружающей природной среды. Наиболее распространенным видом загрязнения является ингредиентное (химическое) загрязнение. Оно вызывается внесением в окружающую среду либо новых химических соединений, либо повышением концентрации уже присутствующих в ней элементов, веществ. Возникают разнообразные химические связи, которые выражаются в химических взаимодействиях элементов природы, нередко приобретающих характер местного или планетарного круговорота веществ, в который включены и организмы как активная геохимическая сила.

По данным ЮНЕСКО к основным химическим загрязнителям (ксенобиотикам) биосферы относят диоксид углерода, оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, фосфаты, нитраты, сероводород и сероуглерод, тяжелые металлы, нефтепродукты и особо опасные вещества, а именно диоксиноподобные соединения, полихлорбифенилы, бензопирен.

Процесс химического загрязнения природной среды характеризуется тем, что вредные вещества, поступившие в нее:

· накапливаются (превышая допустимые концентрации);

· трансформируются (часто превращаясь в более опасные):

· мигрируют;

· вызывают заболевания живых организмов.

Из перечисленных процессов особенно сильное влияние на состояние среды и живые организмы оказывает миграция химических элементов. Выделяют следующие виды миграции:

· механическую;

· физико-химическую;

· биогенную

· техногенную.

Наиболее просты законы механической миграции – перемещение веществ, осуществляемое в результате действия законов гидродинамики, гравитации и т.д. Химические свойства элементов в данном случае не имеют значения. Подвидами механической миграции являются: гравитационная (обвалы, оползни, осыпи); воздушная (ветровой перенос веществ, ветровая эрозия); водная (перенос частичек проточной воды, водная эрозия).

Физико-химическая миграция – перемещение химических элементов, осуществляемое соответственно законам физики и химии. Основными механизмами являются диффузия, растворение, осаждение, сорбция, десорбция и т.д. Подвиды физико-химической миграции: ионная, коллоидная, молекулярная, суспензионная, миграция газа.

Биогенная миграция – наиболее сложная миграция, которая связана с деятельностью живых организмов. Осуществляется в процессе образования и разложения живого вещества, а именно при фотосинтезе, дыхании, биологическом поглощении минеральных веществ из почвы, биологической аккумуляции химических элементов, при отмирании живого вещества в процессе разложения и минерализации.

Техногенная миграция – происходит в процессе хозяйственной деятельности общества. Она также может быть механической, физико-химической и биогенной.

Все приведенные виды миграций существуют не изолированно друг от друга, они тесно друг с другом связаны и взаимообусловлены.

Таким образом, миграция происходит в транспортирующих средах (воде, воздухе) с помощью водно-миграционных и воздушно-миграционных потоков, а также путем биологического поглощения элементов (транслокации) растительностью, и далее по цепям питания загрязнители попадают в живые организмы (трофическая цепь распространения). Наиболее распространенными формами химических элементов в потоках являются истинно растворенная и взвешенная.

Важное место в исследовании особенностей миграции химических элементов занимает понятие «геохимический барьер». Геохимический барьер – участки, на которых в силу физических и химических причин резко уменьшается скорость транспортирующего потока. Степень концентрации элементов в геохимических барьерах может достигать величин, представляющих промышленный интерес.

Среди геохимических барьеров имеются две основные группы: термодинамические и физико-химические. Существуют также искусственные (технические) барьеры, которые создают на пути техногенных потоков для предотвращения загрязнения или усиления действия природных барьеров.

В последние годы (1998 г., Козуля Т.В.) появилось новое понятие «химико-трансформационная миграция» (видно, что она связана с упомянутой выше трансформацией загрязняющих веществ).

Химико-трансформационная миграция – это изменение химического состояния определенного элемента вследствие его перемещения в окружающей среде, взаимодействия с природными элементами, с другими техногенными элементами, что приводит к изменению его валентного состояния и токсических свойств.

В конечном итоге, миграция приводит к накоплению (депонированию) загрязняющих веществ в средах (почвы, донные отложения, растительный и снежные покровы) и изменению качества ОПС. С учетом этого заключения среды классифицируют на:

· транспортирующие (вода и воздух);

· депонирующие (почвы, растительный и снежный покровы, донные отложения).

В свою очередь депонирующие среды подразделяются на кратковременно депонирующие загрязняющие вещества (снег, поверхность растительности), долговременно депонирующие (почвы, донные отложения).

Для оценки воздействия химических загрязнителей на ОПС и живые организмы существует целая система показателей. Среди них основной мерой качества окружающей среды является содержание химических элементов, а именно:

1) массовых долей химических элементов (мкг/г, мг/кг, кг/т или %);

2) объемной концентрации, т.е. массы химических элементов в единице объема природного тела (мгг/л, мг/л, г/м³) Иногда изучается распределение так называемых показателей техногенной нагрузки загрязняющих веществ на единицу площади (или длины) в единицу времени (например, г/м² сут.). В аспекте «качество окружающей среды» большое значение имеет степень загрязнения территории. Ее можно оценивать отдельно для каждого из элементов-загрязнителей: во-первых, по так называемому кларку концентрации или коэффициенту концентрации (средним фоновым характеристикам), а во-вторых, по предельно допустимым концентрациям (ПДК) вредного вещества в единице объема или массы среды.

Кларк, или фоновое содержание, является основополагающим понятием в неоэкологии. Это среднее содержание химических элементов в природных телах по данным изучения их вариаций (статистических параметров распределения) в пределах однородных в геологическом или/и ландшафтно-геохимическом участках. Различают геохимический фон и техногенный.

Геохимический фон – это средняя величина природной вариации содержаний химических элементов, т.е. истинный кларк. Кларковые концентрации являются эколого-геохимической безопасной нормой условий обитания человека в биосфере.

Техногенный фон, согласно Малышевой Л.Л., устанавливается по отношению концентрации химических элементов к природным фоновым показателям. Техногенный геохимический фон определяется по данным содержания техногенных химических веществ в поверхностном слое почв и донных отложениях по сравнению с их природными фоновыми концентрациями.

Используется также понятие «геохимическая аномалия», под которой понимается участок территории, в пределах которого хотя бы в одном из слагающих его природных тел статические параметры распределения химических элементов достоверно отличаются от геохимического фона. В пределах части геохимической аномалии, загрязняющие вещества могут достигать концентрации, оказывающей неблагоприятное влияние на живые организмы. Такая часть геохимической аномалии называется зоной загрязнения.

ПДК (предельно допустимая концентрация) – максимальное количество вредного вещества в единице объема или массы водной, воздушной или почвенной среды, практически не влияющее на здоровье человека. Это норматив, от которого зависит другой показатель – ПДВ/С.

ПДВ/С (предельно допустимый выброс/сброс) – масса (объем) загрязняющих веществ, рассеивание которых в природных условиях данного конкретного источника загрязнения с учетом уровня общего фонового загрязнения и совокупность других источников не создает за границей, так называемой, санитарно-защитной зоны превышения допустимых уровней загрязнения.

«Санитарно-защитная зона» – часть обшей зоны воздействий, в пределах которой происходит рассеяние (разбавление) концентраций полютантов до безопасных уровней или их разложение (нейтрализация) до безопасных соединений.

Одной из характеристик качества ОПС считается также уровень концентрирования в организмах загрязняющих веществ. В связи с этим возникло представление о пороговости воздействия химических соединений на живой организм. Под пороговостью подразумеваются такие уровни поступления химических соединений (загрязняющего вещества) в живой организм, в пределах которых реакция не выходит за вариацию колебаний физиологических норм. При этом различают допустимые и критические уровни (они коррелируют с ПДК). Допустимые уровни – уровни загрязнения, при которых еще не фиксируются изменения в состоянии здоровья. Критические уровни – содержание химических элементов в организме, при котором появляются выраженные биохимические изменения. Существуют функциональные изменения и морфологические отклонения в результате попадания загрязняющих веществ в организм.

Функциональные отклонения – отклонения от нормы в работе основных систем (иммунной, кровеносной, сердечно-сосудистой и т.д.), изменения в строении организма, в форме, размерах, цвете или соотношении отдельных частей. Обычно говорят о функционально-морфологических изменениях. Особое значение на здоровье оказывают аномалии.

По опасности загрязнения аномалии разделены на четыре категории:

1) допустимые – фоновый уровень, плохо изученный и определяемый как исходный, для сравнения зон с низким уровнем заболеваемости и минимальной частотой проявления функциональных отклонений;

2) умеренно опасные – наблюдается опасное увеличение общей заболеваемости;

3) опасные – повышается частота хронических заболеваний, функциональных отклонений и др.;

4) чрезвычайно опасные – наблюдается увеличение нарушений репродуктивных функций и других отдаленных последствий.

Следует различать прямое и отдаленное экологическое воздействие.

Прямое воздействие сказывается на ухудшении качества жизни, начиная с текущего поколения. Отдаленное – скажется на ухудшении качества жизни в перспективе. Если брать для примера выбросы в атмосферу на урбанизированных территориях, то наиболее опасно прямое воздействие. Сток в водоемы и водотоки в равной степени оказывает прямое и отдаленное воздействие; твердые отходы - преимущественно отдаленное воздействие.

Физическое загрязнение окружающей среды. Наряду с химическим загрязнением ОПС подвергается воздействию многочисленных физических факторов. Роль влияния физических факторов на жизнедеятельность и здоровье людей возрастает в связи с использованием новых источников энергии, увеличением роста производства. Все чаще они переходят из разряда профессиональных вредностей в факторы риска для больших групп населения (особенно в городах).

Физические факторы окружающей среды, действующие на человека, весьма разнообразны. По происхождению они могут быть как природными, так и антропогенными. Реально в настоящее время ощущается антропогенное воздействие на такие абиотические факторы, как температура, механические колебания (шум, вибрации), интенсивность различных электромагнитных излучений, включая световое и ионизирующее.

Тепловое загрязнение является результатом рассеивания в ОПС теплоты, выделяющейся в многообразных тепловых процессах, прежде всего связанных со сжиганием топлива (ежегодно в мире сжигается до 5 млрд. т угля, 3,5 млрд. т нефти и высвобождается более 2x10²⁰Дж тепловой энергии). Помимо влияния на общебиосферный процесс глобального потепления тепловое загрязнение оказывает значительное локальное воздействие на водные экосистемы, повышая температуру воды, что способствует:

· превышению критических значений показателей стадий жизненных циклов водных организмов;

· усилению восприимчивости организмов к токсическим веществам;

· замене обычной флоры водорослей менее желательными сине-зелеными водорослями;

· снижению количества кислорода в воде из-за уменьшения его растворимости.

Все это снижает самоочищающую способность водных систем.

Факторы механической природы (шум и вибрация) связаны с упругими колебаниями твердой, жидкой и газообразной (воздушной) передающих сред. Побудителями (источниками) колебаний являются вибрирующие тела (вибраторы). К таковым в окружающей среде можно отнести все виды транспорта, промышленные объекты, различного рода громкоговорящие переговорные устройства.

Наряду с шумом, проникающим в жилище и другие места постоянного пребывания населения извне, возрастающее значение приобретают внутридомовые источники шума.

При уровне шума более 90 дБ у человека постепенно возникают ослабление слуха, нервно-психологический стресс (сильное угнетение или, наоборот, сильное возбуждение нервной системы), язвенная болезнь, гипертония.

Вибрационное загрязнение является близким к шумовому и характеризуется в значительной мере аналогичными показателями. Основное различие заключается в том, что вибрация распространяется только в твердых телах, а звук в любых средах. Поэтому на живые организмы вибрация оказывает воздействие только при поверхностном контакте через опорные поверхности.

Электромагнитное загрязнение связано с электромагнитными излучениями (полями), которые включают волны диапазона радиочастот. Различают ионизирующие и неионизирующие излучения. К первым относятся: космическое, рентгеновское и гамма-излучение, а также корпускулярные – альфа-, бета, протонное и нейтронное. В отличие от них неионизирующими электромагнитными излучениями являются: излучение систем радиосвязи и радиовещания; микроволновое излучение, используемое в радарных установках, телевидении и промышленности; инфракрасное излучение нагревательных приборов; видимый свет некоторых лазеров; УФ-излучение и др.

На организм человека могут отрицательно действовать статическое электричество и постоянное электромагнитное поле (ЭМП). Различают стационарные электрические поля (СЭП), а также естественные и искусственные электромагнитные поля (ЭМП).

Ряд авторов в своих работах указывают, что СЭП относятся к числу биологически активных факторов окружающей среды. При этом первичные эффекты воздействия проявляются в снижении чувствительности к некоторым адекватным раздражителям (тактильным, тепловым и болевым), уменьшении кровотока в коже.

Электромагнитное поле (ЭМП) – совокупность как переменного электрического, так и неразрывно с ним связанного магнитного поля.

Основными параметрами электромагнитных колебаний являются длина волны, частота колебаний и скорость распространения колебаний. Электромагнитный спектр от инфранизких до сверхвысоких частот условно делят на диапазоны: низкие (НЧ) до 30 кГц, высокие (ВЧ) до 30 МГц, ультравысокие (УВЧ) до 300 ГГц и сверхвысокие (СВЧ).

Низкие частоты (особенно 50 Гц) в силу их распространенности в промышленности и научных учреждениях называют еще промышленными. Их источниками являются линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ; открытые распределительные устройства; устройства защиты и автоматики; измерительные приборы; электрифицированный транспорт и др.

Электромагнитные поля высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот условно объединяют под названием электромагнитных излучений (ЭМИ) радиочастотного диапазона.

Мерой загрязнения природной среды электромагнитными полями является напряженность поля (В/м).

Действие ЭМП промышленной частоты на человека выражается субъективными функциональными расстройствами в виде головной боли (1000 В/м), вялости, сонливости, бессонницы, боли в области сердца и функциональными нарушениями центральной нервной, сердечно-сосудистой системы, изменениями крови и т. д.

В зоне действия ЭМИ радиочастотного диапазона человек подвергается термическому (тепловому) и сложному биологическому воздействию.

Радиоактивное загрязнение. В результате ядерных превращений образуются потоки частиц и электромагнитных квантов, образующих ионизирующее излучение.

В основном частиц состоят из альфа-, бета-частиц и нейронов, а электромагнитное излучение включает два основных вида: рентгеновское и гамма-излучение.

Особенность ионизирующего излучения состоит в том, что взаимодействуя с веществами, оно может образовывать в нем ионы. Степень ионизации оценивают по экспозиционной дозе рентгеновского или гамма-излучения. Единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг). Превращение экспозиционной дозы за единицу времени называется мощностью экспозиционной дозы.

В результате ионизации происходит разрушение или повреждение молекул вещества, так как образующийся ион элемента есть качественно новое состояние по сравнению с атомом. Для живой ткани организма ионизация губительна. Под влиянием ионизирующего излучения в клетках организма возникают разрывы нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), возникают хромосомные нарушения, изменения нормального процесса деления клетки и даже гибель клетки.

Различают соматическое и генетическое воздействие излучения. В первом случае речь идет о воздействии на данное лицо или поколение, во втором – имеется в виду передача наследственных изменений, возникающих под влиянием радиации, потомству.

Степень опасности облучения зависит от вида излучения, его дозы и продолжительности. При внешнем воздействии наиболее опасными видами облучения являются гамма-излучения и нейтронное, как наиболее проникающие. При внутреннем облучении организма большую опасность представляют альфа- и бета-излучения, вызывающие большую ионизацию. В основном, тяжесть поражения определяется внешним гама-излучением.

Завершающим этапом в цепи процессов, развивающихся в результате воздействия больших доз ионизирующего излучения, является развитие острой или хронической лучевой болезни. Лучевая болезнь проявляется в изменении функций нервной, эндокринной систем, нарушении регуляции деятельности других систем организма, клеточно-тканевыми поражениями.

Энергия, переданная излучением веществу, в некотором элементарном объеме и поглощенная единицей массы вещества в этом объеме, называется поглощенной дозой. Единица поглощенной дозы (в системе СИ) – грей (Гр), равный 1 Дж/кг. Внесистемная единица – рад.; I рад = 0,01Гр =0,01 Дж/кг.

В связи с тем, что одинаковая поглощенная доза различных видов излучения вызывает в биологической ткани организма различное биологическое действие, введено понятие эквивалентной дозы ионизирующего излучения произвольного состава. Ее специальной единицей является – бэр. До 1963 г. единица бэр определялась как биологический эквивалент рентгена (отсюда название). В настоящее время бэр расшифровывается как биологический эквивалент рада.
1 бэр = 0,01 Дж/кг. В системе СИ единица эквивалентной дозы – зиверт (зв),
1зв = 100 бэр. Эквивалентная доза ионизирующего излучения – показатель оценки радиационной опасности.

Показатели оценки качества природных сред. С учетом изложенных понятий оценивается качество каждой из трех сред: атмосферы, гидросферы и почвы, а также влияние его изменения (ухудшения) на живые организмы.

Качество атмосферы оценивается по соотношению находящихся в ее слоях газообразных составляющих (азота, кислорода, аргона, углекислого газа и др.), а также концентраций загрязняющих ее газов и частиц.

Производственная деятельность не оказывает заметного влияния на концентрацию основных элементов структуры воздуха – азота и кислорода, поскольку ее масштабы еще не столь значительны по сравнению с их содержанием в атмосфере. Однако постоянное поступление в атмосферу углерода в виде его диоксида, углеводородов, сернистого газа, оксидов азота, соединений тяжелых металлов, фосфора, хлора, аммиака, радиоактивных веществ может привести к:

· материальным потерям общества (ускоренный износ материальных ресурсов из-за коррозии по причине кислотных дождей);

· гибели представителей флоры и фауны;

· ухудшению здоровья населения (особенно пожилых и детей);

· утонению озонового слоя (что вызывает увеличение потока жесткого ультрафиолетового излучения, которое уменьшает продуктивность сельскохозяйственных культур; изменение экосистем; вредно для здоровья человека);

· «парниковому эффекту».

Качество воды оценивается по следующим видам загрязнений:

· биологическим (микроорганизмы, а также органические вещества, способные к брожению, вызывают заболевания: инфекционный гепатит, холеру, тиф, дизентерию, кишечные инфекции и др.);

· химическим (различные токсичные и другие вещества, изменяющие состав водной среды, среди которых особенно опасны Рb, Hg, нитраты, фосфаты, углеводороды; синтетика, типа моющих средств; пестициды; глобальное распространение получили нитраты, которые особенно вредны для детей; Наибольший удельный вес в структуре химических элементов, содержащихся в воде, принадлежит Сl₂, Na, О₂, К и Са; одним из важнейших показателей является содержание О₂, т.к. оно непосредственно влияет на способность вод к самоочищению);

· физическим (нагревание и радиоактивность); тепловые загрязнения приводят к значительному изменению содержания в воде кислорода, что чревато опасными последствиями для гидробионтов, снижает способность вод к самоочищению.

Совместно протекающие в воде химические и биохимические реакции обусловливают такие превращения загрязнителей, конечные продукты которых более токсичны, чем исходные. Следует иметь в виду, что человек рискует заболеть не только при использовании загрязненной воды для питья, но и через длинные пищевые цепи цикла «вода-почва-растения-животные-человек».

Качество почвы определяется морфологическими особенностями почвенного профиля, ее химическим и минералогическим составом, совокупностью биологических и физических свойств, влияющих на плодородие. К конкретным показателям качества почвы относятся:

· уровень содержания гумуса и живых организмов; их сокращение не только вызывает снижение плодородия почв, но и подрывает процессы саморегулирования, способность почв к сопротивлению неблагоприятным воздействиям (устойчивость);

· концентрация загрязняющих веществ в сельскохозяйственной продукции (она зависит от концентрации загрязняющих веществ в почве);

· способность почв к ассимиляции загрязнителей (почва есть важнейший санитарный барьер, т.к. содержащиеся в почве вещества связывают загрязнители и препятствуют их распространению, прежде всего в воде).

Загрязнения почвы и нарушения в ней вызывают:

· минеральные удобрения (N, Р, К), которые, с одной стороны повышают урожайность, а с другой – ухудшают свойства почвы, т.е. повышают кислотность, нарушают обменные процессы элементов, разрушают их структуру, отрицательно воздействуют на организмы животных и человека;

· пестициды (яд);

· кислые осадки, которые увеличивают подвижность и вымывание одних полезных элементов (катионов) и снижают активность других (редуцентов, азотфиксаторов и т.п.). Кроме того, кислые осадки увеличивают подвижность тяжелых металлов (кадмия, свинца и ртути), вызывая их распространение на больших территориях;

· проливы нефти и нефтепродуктов из хранилищ, трубопроводов, при их транспортировке автомобильным или железнодорожным транспортом;

· несовершенство технологий агрохимических мероприятий – орошения земель, осушения болот, вырубки лесов, рытья каналов и т.д. Они являются основными причинами уничтожения гумуса, водной и ветровой эрозии почв, выщелачивания (замещения в ней кальция калием);

· как особую группу экологических нарушений для почв следует выделить нарушения ландшафтов, проявляющиеся в изменении внешнего вида территорий, его ухудшении, уничтожении растительности и т.п. Часто такие нарушения вызваны отчуждением земель для производственных целей, не связанных с сельским хозяйством, строительством городов, дорог, аэродромов, полигонов, разработкой полезных ископаемых, сооружением водохранилищ и т.п. Издержки отчуждения возрастают в связи с тем, что вместо низкопродуктивных часто изымаются плодородные земли.

Увеличение концентрации загрязнителей в каждой из природных сфер ведет, как правило, к ухудшению состояния и других сфер. Дело в том, что между различными элементами природной среды существуют многочисленные взаимосвязи. Их наличие позволяет говорить о живой природе как о системе (экосистеме). Через эти взаимосвязи осуществляется кругооборот веществ в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе и в слоях, которые входят в биосферу планеты.

В разных формах круговорота участвуют и загрязнения. Таким образом, они расширяют границы своего присутствия в рамках конкретной сферы, переносятся из одной сферы в другую, распространяются среди растительных и животных организмов, существующих в них.

Оборачиваемость веществ в природной среде непосредственно обеспечивают животные и растительные организмы, которые поглощают их для обеспечения своего развития и поддержания жизни, перерабатывают и выбрасывают в окружающую среду продукты метаболизма разной степени сложности – минеральные и органические.

Следствием техногенного загрязнения биосферы является все большее распространение эндемических заболеваний живых организмов. Эндемические заболевания – разнообразные местные заболевания растений, животных и человека, которые обусловлены ландшафтно-экологическими условиями и факторами природной среды отдельных регионов, отличающихся климатом, литогеохимическими типами пород, генетическими типами почв, гидрохимическими особенностями природных вод, растительным и животным миром. Техногенное загрязнение биосферы перенасыщает живые организмы химическими и биоцидными соединениями или наоборот, обеспечивает их недостачу в организме, оказывает на них токсическое воздействие, а тем самым увеличивает количество эндемических заболеваний. Образуются так называемые экологические ловушки.

Экологическая ловушка – понятие, которое закрепилось за отрицательным влиянием изменения качества химической среды на метаболизм организмов. В качестве примера такой ловушки можно привести воздействие метил-ртути на физиологические процессы в организме человека (болезнь «минамата»), а также влияние некоторых пестицидов (например, на нервную систему).

Из заболеваний растений наиболее широко распространены хлорозы и некрозы. Хлороз выражается в разрушении хлорофилла и обесцвечивании хлоропластов: листья и другие органы растений становятся желтовато-зелеными, желтоватыми или почти белыми, а некроз заключается в отмирании клеток или тканей.

Рассмотренные показатели оценки качества ОПС позволяют не только качественно, но и количественно оценивать степень близости состояния экологических систем к пределам их устойчивости, т.е. классифицировать степень угасания природы (или наоборот, ее самовосстановления).

Дата добавления: 2015-07-14