Основные документы РФ в области охраны окружающей среды

Несмотря на выделение кислорода зелеными растениями, его содержание в атмосфере не увеличивается. Одновременно с фотосинтезом происходит разложение органического вещества, при этом поглощается практически весь выделившийся кислород. Часть кислорода расходуется на окисление неорганических веществ. Незначительное количество атмосферного кислорода участвует в цикле образования и разрушения озона.

Водород на Земле находится, преимущественно, в гидросфере в составе воды. Содержание его в литосфере и атмосфере сравнительно невелико. Он входит также в состав органических веществ. Огромные массы водорода, наряду с кислородом, участвуют в круговороте воды – одном из наиболее мощных циклических процессов на планете.

Особенностью водорода является его способность (наряду с гелием) уходить из поля тяготения Земли благодаря своей малой атомной массе. Эти потери компенсируются выделением водорода из мантии. Молекулярный водород поступает в атмосферу Земли в результате вулканической деятельности, его выделяют также некоторые бактерии. После появления на нашей планете живых организмов водород стал связываться в органическом веществе.

Азот, вследствие исключительной прочности молекулы N2, почти полностью сосредоточен в атмосфере. Часть газообразного азота растворена в природных водах, которые содержат и растворенные азотсодержащие органические вещества и неорганические ионы: катион аммония, нитрит-ион и нитрат-ион. Поскольку азот не образует нерастворимых солей, он только в редких случаях накапливается в литосфере. Так, в южноамериканской пустыне Атакама есть скопления нитрата натрия, который, несмотря на высокую растворимость в воде, сохраняется благодаря исключительно сухому климату.

Слово «азот» буквально означает «безжизненный», поскольку он не поддерживает дыхание. Однако этот элемент является обязательной составной частью белков. Поэтому азот в значительном количестве содержится в живых организмах и «мертвом» органическом веществе. Азот непрерывно перемещается между атмосферой, океаном, живыми организмами и почвой.

Сера содержится в атмосфере в небольших количествах, в основном, в виде сероводорода и диоксида серы. Довольно много этого элемента (в виде сульфат-ионов) находится в гидросфере. В литосфере сера встречается в виде простого вещества (самородная сера) и в составе многочисленных минералов – сульфидов и сульфатов металлов. Кроме того, соединения серы есть в углях, сланцах, нефти, природном газе. Сера входит в состав многих белков, поэтому она всегда содержится в организмах животных и растений.

Фосфор содержится в земной коре и живых организмах в небольших количествах; тем не менее, он имеет очень большое значение для растений и животных. Без этого элемента невозможен синтез белков. Кроме того, фосфор входит в состав костей и зубов. Именно недостаточное количество фосфора чаще всего ограничивает рост массы живого вещества. Значительная часть фосфора содержится в почвах. Фосфор образует многочисленные минералы (например, фосфориты), однако они не часто встречаются в горных породах в больших количествах. В атмосфере фосфор практически отсутствует.

Натрий – один из главных элементов, аккумулированных в земной коре в процессе ее выплавления. Он легко освобождается из структур силикатов при выветривании кристаллических пород. Катион Na+ переносится с континентальным стоком в океан. С «солеными ветрами» натрий частично возвращается на сушу. Существенно меньшее количество элемента выносится с поверхности суши в океан с ветровой пылью.

Натрий постоянно присутствует в почвах. Он принимает активное участие в засолении почв, в которых образует соли с хлорид- и сульфат-ионами.

Хлор, в отличие от натрия, содержится в гранитном слое в небольших количествах. Он вовлекается в круговорот не за счет разрушения горных пород, а благодаря процессам дегазации мантии и выносу вулканических газов.

Этот элемент перемещается между оболочками Земли параллельно с натрием. Он аккумулируется в океанской воде в форме хлорид – ионов. Значительные массы хлора, так же как и натрия, многие миллионы лет мигрируют с поверхности суши в Мировой океан. Вторая особенность глобального геохимического цикла хлора, выраженная еще более сильно, чем в цикле натрия – активная миграция в атмосфере в составе аэрозолей и возврат значительных масс этого элемента на сушу. На территориях, где отсутствуют стоки, хлор вместе с натрием накапливается в почве и замкнутых водоемах.

Кальций относится к главным элементам земной коры. Содержание этого элемента уменьшается от глубин Земли к гранитному слою литосферы. Кальций в земной коре образует многочисленные минералы. При выветривании силикатов освобождается большое количество этого элемента. Его водорастворимые соединения, главным образом гидрокарбонат, поступают в природные воды и мигрируют с ними в океан. Хотя этот процесс развивается на протяжении более 2 млрд. лет, концентрация элемента в океанической воде всего лишь в 30 раз больше, чем в речных водах. Это обусловлено низкой растворимостью карбоната кальция, а главное – активным поглощением элемента планктонными организмами и выведением его в осадок. Данные процессы способствуют накоплению кальция в составе мощных толщ известняков, доломитов, известковых глин.

Таким образом, для процессов глобального массообмена кальция главное значение имеют биологический круговорот и водная миграция иона в системе          суша – океан.

Калий вместе с другими щелочными и щелочно-земельными химическими элементами аккумулировался в земной коре в процессе ее выплавления. Калий входит в состав наиболее распространенных силикатов. При их разрушении этот элемент, в основном, переходит в глинистые минералы. В то же время он частично высвобождается и вовлекается в водную миграцию. Ионы калия активно абсорбируются дисперсным минеральным веществом, а также поглощаются высшими растениями, поэтому калий более прочно удерживается в пределах суши, чем кальций и натрий. В океан некоторое количество калия выносится в виде ионов, однако большая масса элемента переносится в форме взвесей глинистых частиц. Калий активно мигрирует в системе поверхность океана – атмосфера – поверхность океана в составе аэрозолей.

Кремний – второй (после кислорода) по массе элемент земной коры. Он интенсивно накапливался в веществе литосферы в процессах его выплавления. Кремний в виде высокодисперсного кремнезема (SiO2) повсеместно содержится в природных водах и используется многими морскими организмами для построения скелета. Биологический круговорот кремния в океане обусловлен преимущественно жизнедеятельностью диатомовых и радиоляриевых планктонных водорослей и последующим растворением их скелетов.

Для водной миграции кремния характерно преобладающее движение от суши к океану, которое не компенсируется в обратном направлении. Значительное количество кремния перемещается в виде растворимых соединений, однако в составе обломочного материала его выносится во много раз больше.

Свинец накапливается в земной коре не только за счет выплавления его из вещества мантии, но и в результате радиоактивного распада изотопов урана и тория. При выветривании горных пород катионы свинца высвобождаются, большая часть их сорбируется высокодисперсными глинистыми частицами и гидроксидами железа, а меньшая поступает в грунтовые воды. В составе взвесей, а также в виде органических соединений, простых и комплексных ионов свинец выносится с речным стоком и осаждается преимущественно в дельтах и узкой прибрежной полосе шельфа. Небольшое количество свинца, попадающее в океан, выпадает в осадок благодаря биофильтрации морской воды организмами планктона. Таким образом, Мировой океан – глобальный аккумулятор растворимых форм свинца.

На суше свинец поглощается растениями. Во время лесных пожаров значительные массы элемента поступают в атмосферу (в виде дыма). Кроме того, свинец содержится в высокодисперсной минеральной пыли. «Время жизни» свинецсодержащих аэрозолей составляет около 7 суток.

Цинк обычно сопутствует свинцу в земной коре, однако биосферная геохимия этих элементов существенно различается. В отличие от свинца, цинк – один из главных микроэлементов, он входит в состав многих ферментов, участвует в синтезе рибонуклеиновых кислот и хлорофилла. Большая часть цинка в растениях связана с легко разрушающимися тканями и быстро удаляется из растительных остатков (в отличие от свинца, который прочно фиксирован в растительных остатках). Водорастворимые формы цинка составляют очень небольшую часть от общей массы металла, однако они активно вовлекаются в водную миграцию. Цинк активно участвует в массообмене между сушей и атмосферой. С атмосферными осадками на поверхность суши водорорастворимых форм цинка выпадает значительно больше, чем захватывается ветром в атмосферу в виде минеральной пыли.

Из приведенных примеров круговоротов и миграции различных элементов видно, что глобальная система циклической миграции химических элементов обладает высокой способностью к саморегуляции, при этом огромную роль в круговороте химических элементов играет биосфера.

4 Жидкие отходы

Отходы – вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий, или после бытового использования продукции.

Отходы различаются:

а) по происхождению:

• отходы производства (промышленные отходы;
• отходы потребления (коммунально-бытовые);

б) по агрегатному состоянию:

• твёрдые жидкие;
• газообразные;
• по классу опасности (для человека и / или для окружающей природной среды).

Жидкие отходы – бытовые отходы, которые образуются в доме при отсутствии централизованного водоснабжения и канализации и хранятся в выгребных ямах.

Жидкие отходы давно являются реальной проблемой для всего человечества. Они возникают в процессе жизнедеятельности человека и промышленного производства. То, насколько эффективно будет решаться проблема их очистки, имеет решающее значение в охране окружающей среды.

На данный момент существует следующая классификация жидких отходов:

• отработанные масла;
• отходы нефти и нефтепроизводства;
• стоки хозяйственно-бытовых предприятий коммунальные сточные воды и производственные сточные воды;
• жидкие отходы лакокрасочных материалов и клеев;
• радиоактивные растворимые отходы;
• гальванические электролиты и гальваношламы;
• осадки очистки сооружений биологической и физико-химической очистки сточных вод;
• отработки негалогенированных растворителей;
• жидкие стоки пищевых производств и неликвидные жидкие пищевые продукты;
• жидкие отходы медицинского производства;
• жидкие отходы животных и растительных жиров.

Задачей проведения мероприятий по утилизации жидких отходов является предупреждение сброса сточных вод без очистки в водоемы. Данные мероприятия включают в себя очистку с использованием самых разных методов. При этом учитывается возможность использования очищенных вод для повторного использования.

Если говорить об очистке сточных вод на предприятиях, то здесь она осуществляется по одной из ниже приведенных схем:

• очистка сточных вод на промышленных очистных сооружениях;
• очистка сточных вод на промышленных, а затем на городских очистных сооружениях, с последующим сбросом в водоем;
• постоянная очистка промышленных вод и растворов на локальных сооружениях очистного типа в течение определенного промежутка времени, с последующей передачей в дальнейшее использование.

На данный момент существует несколько способов по очистке загрязненных промышленных сточных вод:

• механический;
• физический;
• химический;
• физико-химический;
• биологический;
• комплексный.

Все эти методы предусматривают использование специального оборудования и технологий. Однако главной задачей, стоящей перед человечеством является создание безотходного производства, с замкнутыми системами водопользования, а также создание технологий, которые предусматривали меньшее поступление загрязнений в стоки.

Особо опасным видом жидких отходов являются растворимые радиоактивные жидкие отходы, которые появляются вследствие деятельности АЭС и различных промышленных производств. Они обладают наиболее высокой степенью опасности для жизнедеятельности человека и всей окружающей среды. Существует несколько способов удаления радиоактивных элементов из жидкости.

Наиболее эффективным методом выделения радиоактивных элементов из жидкости является выпаривание. Этот способ заключается в разделение таких отходов на высокорадиоактивную массу густой консистенции и на незагрязненную жидкость. Для этого применяются паровое сжатие, перегонные кубы, а также испарители взрывного вскипания. Таким образом, можно получить коэффициент очистки более 106.

Для обработки растворимых радиоактивных отходов используются ионообменными смолами, катионными или анионными, а также можно использовать полную деминерализацию. Перед началом такой очистки жидкие отходы проходят предварительную очистку. Для извлечения из жидких отходов радиоактивных катионов, сливаемых в почву, используют абсорбционные смолы и глины. После использования этих смол их либо сжигают, для получения концентрации радиоактивных материалов в золе, либо подвергают захоронению.

На данный момент большое количество жидких радиоактивных отходов хранится в специальных контейнерах глубоко под землей. Обычно, поставщиками таких отходов являются радиоизотопные лаборатории. Это очень высокорадиоактивные отходы, поэтому их необходимо хранить в таких условиях годам, а то и столетиями до полного распада.