Проблема загрязнения окружающей среды и пути её решения

Введение

 

Загрязнение природы - среды обитания человеком представляет собой одну из самых древних проблем истории цивилизации. Человек издавна рассматривал окружающую среду в основном как источник ресурсов, стремясь достигнуть независимости от нее, улучшить условия своего существования. Пока народонаселение и масштабы производства были невелики, а природные пространства весьма обширны, для достижения поставленных целей мы были согласны пожертвовать частью нетронутой природы, ровно, как и некоторой степенью чистоты и воды. Этот процесс в нашем относительно замкнутом, небеспредельным мире не может продолжаться бесконечно. Например, подсчитано, что ежегодно на каждого человека в мире приходится 8 т отходов: из них 95% - промышленные и 5% - бытовые.  

По мере роста масштабов производства его экологических последствий становились все более серьезными и распространенными, а природные пространства непрерывно сокращались. Поэтому при современном уровне развития производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на биосфере в целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Проблема загрязнения окружающей среды и пути ее решения

 

    1.1 Загрязнение атмосферы

 

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Загрязнение приземной атмосферы - самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроницающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы. В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности. Воздух жилищ и рабочих зон имеет большое значение из-за того, что человек проводит здесь значительную часть времени.

Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах. Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список которых определяется присутствующими, в воздухе загрязняющими веществами и их совместным воздействием на организм человека.

Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу атмосферные осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы.

Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенно березы дуба) к загрязнению воздуха выявлена давно. Совместное действие их факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время реализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. В рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных осадков, утвержденной в 1980 году. Многие федеральные ведомства США начали финансировать исследования атмосферных процессов. Вызывающих кислотные дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки соответствующих природоохранных мер. Выяснилось, что кислотные дожди оказывают многоплановое воздействие на окружающую среду и являются результатом самоочищения атмосферы. Основные кислотные агенты - разбавленные серная и азотная кислоты, образующиеся при реакциях окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода.

Процессы и источники загрязнения приземной атмосферы многочисленны и разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Среди антропогенных к наиболее опасным процессам относятся сгорание топлива и мусора, ядерные реакции при получении атомной энергии, испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая металлообработка, различные химические производства, в том числе переработка нефти и газа, угля. При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории (см. приложение 2).

Высокая опасность химических и биохимических производств заключается в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среда населения и животных. В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысяч загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы-вулканическая и флюидная активность Земли. Специальными исследованиями установлено, что поступление загрязняющих веществ, с глубинными флюидами в приземной слой атмосферы имеет место не только в областях современной вулканической и газотермальной деятельности, но и в таких стабильных геологических структурах, как Русская платформа. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару, Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

Для атмосферы характерна чрезвычайно высокая динамичность, обусловленная как быстрым перемещением воздушных масс в латеральном и вертикальном направлениях, так и высокими скоростями, разнообразием протекающих в ней физико-химических реакций. Атмосфера рассматривается сейчас как огромный химический котел , который находится под воздействием многочисленных и изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы и аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм человека через органы дыхания. Аэродинамическими барьерами являются крупные лесные массивы, а также активные глубинные разломы значительной протяженности. Причина этого заключается в том, что такие разломы контролируют физические поля, ионные потоки Земли и служат своеоб разной преградой для перемещения воздушных масс.

Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образом по нормативному подходу. Величины токсических химических веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало и они не позволяют адекватно оценить его состояние в крупных промышленно-урбанизированных центрах. К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферы крупных промышленно-урбанизированных территории относится многоканальное дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в способности быстро, неоднократно и в одном ключе охарактеризовать большие площади.

Решение проблемы загрязнения воздуха требует согласованных действий на самых разных уровнях. На уровне правительств и международных организаций принимаются различные документы, обязывающие участников экономической деятельности сокращать вредные выбросы. К таким документам относятся Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, Рамочная Конвенция ООН по изменению климата, экологическое законодательство государств. Одним из распространенных способов контроля парниковых выбросов (прежде всего – диоксида углерода), стали углеродные квоты, предполагающие, что каждый участник экономической деятельности (промышленное предприятие, транспортная компания) выкупает для себя право произвести выбросы в строго определенном объеме, превышение которого приведет к суровым штрафным санкциям. Средства же, поступающие от продажи углеродных квот, должны тратиться на преодоление последствий глобального потепления.

На уровне конкретных источников вредных выбросов должны предприниматься меры по предотвращению или хотя бы снижению загрязнения воздуха. К таким мерам относится очистка воздуха от пыли, аэрозолей и газов. Наиболее действенные методы здесь – это инерционное («циклоны») или механическое (фильтрация) пылеулавливание, адсорбция газообразных загрязнений, дожигание продуктов сгорания.

На практике реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха:

– вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией;

–локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах и его

возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху;

– локализация токсичных веществ в зоне их образования местной

вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах, выброс

и рассеивание в атмосфере;

– очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах,

выброс и рассеивание в атмосфере; в ряде случаев перед выбросом отходящие

газы разбавляют атмосферным воздухом;

– очистка отработавших газов энергоустановок, например, двигателей

внутреннего сгорания в специальных агрегатах, и выброс в атмосферу или

производственную зону (рудники, карьеры, складские помещения и т. п.)

Для соблюдения ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных

мест устанавливают предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ из

систем вытяжной вентиляции, различных технологических и энергетических

установок.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на: пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные); аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом параметров. Основными из них являются активность очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность.

 

1.2 Загрязнение  воды

 

Вода - одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Она является составной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биологические процессы. К таким свойствам относятся очень высокие и максимальные среда жидкостей теплоемкость, теплота плавления и теплота испарения, поверхностное натяжение, растворяющая способность и диэлектрическая проницаемость, прозрачность. Кроме того, для воды характерны повышенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с сопредельными природными средами. Вышеуказанные свойства воды определяют потенциальную возможность накопления в ней очень высоких количеств самых разнообразных загрязняющих веществ, в том числе патогенных микроорганизмов. В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют стратегическое значение.

Положение усугубляется тем, что пригодные для питья подземные воды залегают в самой верхней, наиболее подверженной загрязнению части артезианских бассейнов и других гидрогеологических структур, а реки и озера составляют всего 0,019 % общего объёма воды. Вода же хорошего качества требуется не только для питьевых и культурно-бытовых нужд, но и для многих отраслей промышленности. Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что подземная гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром накопления загрязнителей как поверхностного, так и глубинного происхождения. Долговременный, во многих случаях необратимый характер имеет загрязнение бессточных водоемов суши. Особую опасность представляет загрязнения питьевой воды микроорганизмами, которые относятся к патогенным и могут вызвать вспышки разнообразных эпидемических заболеваний среди населения и животных. Практика показала, что основной причиной большинства эпидемий являлось употребление зараженной вирусами, микробами волы для питьевых и других нужд. Воздействие на человека воды с высокими концентрациями тяжелых металлов и радионуклидов показано в разделах, посвященным этим загрязнителям окружающей среды.