Основы экологии

Основное средство передвижения -- различного типа лодки. Орудия лова крайне разнообразны -- от самых современных спиннингов и сетей до традиционных систем специальных плотин на озерных системах и «морд» из ивовых прутьев.

Основу питания, естественно, составляет рыба, но также активно охотятся на водоплавающих птиц и диких копытных. Живут, в общем, в гармонии со средой обитания, да и сама ограниченность группы не позволяет ей оказывать заметного воздействия на природу.

Феномен «освоителей» как антиэкологический фактор.

Огромные малонаселенные регионы России на стадии первоначального промышленного освоения лесов и недр заселялись двумя категориями людей: невольно --ссыльными и ссыльнокаторжными, узниками ГУЛАГа, и добровольно -- наиболее активной, авантюрной частью населения. В сущности эти люди XX в. чрезвычайно напоминают землепроходцев XVI --XVIII вв. Деятельные, независимые, вспыльчивые, они создали своеобразную субкультуру внутри российского общества. Характерно, что среди них высок процент казачества. Состоит этот контингент из представителей всех сколько-нибудь крупных национальностей бывшего Союза. По своему образу жизни это естественные враги живой природы. Не ощущая окружающую природу своей, они стремятся получить от природы максимум, и немедленно. Так как большинство их не намеревалось жить на Севере всю жизнь, дальнейшее их не интересует. Для вальщика леса -- главное стоимость кубометра спиленной им за день древесины. Горнодобывающие, вахтовые и т. п. поселки обычно окружены кольцом гарей, вокруг них не встретишь крупных животных. Геологи, недроразработчики, строители, не говоря о военных, обладая значительным парком транспортных средств, и раньше глубоко проникали в угодья. Они не только браконьерствовали, но и были хозяевами и организаторами черного рынка пушнины и других ценных природных ресурсов. Способствовало такому поведению и то, что в стране шла пропаганда «трудовых подвигов освоите-лей природных богатств», вокруг них создавался романтический ореол. Особенно силен он был вокруг геологов. Поэтому на прямое указание на добытие краснозобых казарок -- вида из всемирной Красной книги, геолог, например, реагировал однозначно: «Я даю Родине нефть, поэтому все могу себе позволить». В новых условиях эти группы людей создали мощные браконьерские бригады, работающие прежде всего на контрабанду.

Формально принимая необходимость сохранения природы, они, тем не менее, в своем фактическом к ней отношении проявляют худшие черты. Гипертрофированно проявляется такая особенность русского народа, как пренебрежительное отношение к земле -- подъезжая практически к любому северному поселку или городу, видишь обширные неорганизованные свалки; вокруг любой стройки засоряется огромная зона; отдыхая на природе, люди совершенно не заботятся о том, чтобы не оставлять мусора и т. п. Дело в том, что великорусский этнос формировался в условиях избытка земли, вследствие чего навыка беречь ее так и не сформировалось. Когда к концу XIX в. свободных земель в европейском центре не осталось, к земле стали относиться более бережно, но социализм с бесплатной землей и падением плотности сельского населения опять вернул народ к былой традиции. Среди этих групп широко распространены охота, рыбалка, сбор грибов и ягод, просто пикники на природе. К сожалению, в связи с отсутствием представления о собственности отношение к природе во время пребывания там довольно пренебрежительное, особенно по части пожарной опасности и мусора. Характерно, что если «освоители» остаются на Севере, то их дети становятся уже гораздо меньшими врагами природы, ощущая окружающее как «свое», то есть повторяется история первопроходцев, ставших промысловиками Сибири.

6. Ландшафты, природные ресурсы, территориальное размещение отраслей экономики и сопряженных с ними проблем природопользования Удмуртии

Варианты определения ландшафта:

1.Ландшафт - тип местности (типологическая трактовка ландшафта) - ландшафт тайги, ландшафт леса и т.п.

2.Региональная (индивидуальная) трактовка ландшафта - ландшафт Полесья и т.п.

3.Смешанная индивидуально-типологическая единица - ландшафт Восточной тайги и т.п.

4.Под ландшафтом принимается просто природный комплекс.

5.Наиболее распространенное определение: под ландшафтом понимают внешний вид территории (пейзаж).

Морфологическая структура ландшафта.

Местоположение - элементарная грань рельефа, простейший элемент орографического профиля.

Местоположение определяет микроклимат элементарной грани (прогреваемость, наклон, длительность снежного покрова, разные периоды вегетации, соотношение поверхностного и подземного стока, формируется неодинаковый почвенный по кров и растительность). Полный почвенный горизонт развивается лишь на ровной местности.

В составе ландшафта выделяют следующие виды местоположений:

1. элювиальное местоположение (водораздельное местоположение) - плоские;

2. трансэлювиальные местоположения (склоновые) - они делятся в зависимости от экспозиции склона (юг, юго-запад, запад, северо-запад т т.д.). Учитывается крутизна склонов: пологие, крутые, очень крутые и т.д.

Склоны делятся на части - верхнюю, среднюю, нижнюю.

Все характеристики должны учитываться одновременно.

3. низинные местоположения: - надпойменные террасы, места выхода подземных вод;

4. пойменные местоположения;

5. субаквальные местоположения (подводные);

6. местоположения овражно-балочные. Выделяют вершину оврага, борта оврага, конус выноса и т.д.

Фации.

Фация - самый маленький ПТК (природно-территориальный комплекс), который выделяется в составе ландшафта.

Фацию можно разделить на парцеллы (по ботаническим признакам или по деталям ландшафта).

Фация является тем ПТК, который изучается в полевых условиях.

Выделяют фации:

- коренные (естественные фации, которые возникли в ходе нормального развития ландшафта);

- вторичные (возникают на месте коренных фаций либо в результате катастроф, либо в результате деятельности человека);

- условно-коренные (изменения есть, но незначительные);

Всегда выделяют эталонную фацию. Требования: она должна быть коренной, иметь элювиальное местоположение, должна иметь устойчивый дренаж природных вод, состав горных пород - средний суглинок.

Урочища и местность.

Урочища - это группа фаций, связанных с одним типом местоположения, имеющих одинаковое геологическое строение и глубину залегания подземных вод. Урочища - природные угодья.

Между фацией и урочищем выделяют подурочища (переходная стадия). Например: серийный ряд фаций.

Серийный ряд фаций - группа фаций, которая возникла одновременно или последовательно в результате одного фактора (причины).

Местность - это более крупный ПТК.

Местность может выделяться:

1. по встречаемости редких, второстепенных фаций и урочищ;

2. по изменению соотношения основных урочищ;

3. по изменению общих условий рельефа ландшафта и по изменению геологического строения ландшафта.

Между урочищем и местностью выделяют надурочища.

Набор, сочетание фаций, урочищ, местностей и других ПТК в составе ландшафта называется морфологической структурой ландшафта.

Геогоризонтом называется сравнительно однородный слой природного комплекса, который выделяется по отношению геомасс.

Набор сочетания геомасс и геогоризонтов образует вертикальную структуру ПТК. Устанавливается на основе зарисовки вертикального профиля.

Основные процессы функционирования ПТК:

плювиальный стекс - характеризуется выпадением осадков;

нивальный стекс - характеризуется деятельностью снега (когда снега выпадает больше, чем его могут удалить таяние и испарение);

эоловый стекс - характеризуется деятельностью ветра;

пирогенный стекс - пожар и т.п.

Антропогенные ландшафты.

Антропогенным ландшафтом называют ландшафт, измененный деятельностью человека.

Характер и степень изменений ландшафта определяется факторами:

1. плотность населения в ландшафте;

2. продолжительность заселения ландшафта;

3. фактор материально-энергетической базы производительных сил (уровень технической оснащенности);

4. социально-экономические ландшафтообразующие процессы (способы хозяйс-ого использования ландшафта).

Классификация ландшафтов:

1.учитывают степень изменения: - слабоизмененные, - измененные, - преобразованные;

2.по характеру изменений: - улучшенные, - ухудшенные;

3.по культурной ценности: - культурные, - акультурные;

4.по степени применения технических средств:

- атехногенные ландшафты (вручную),

- малотехногенные ландшафты (ограниченное, непостоянное воздействие техники),

- техногенные ландшафты;

5.по социально-экономическому процессу.

Функционирование ПТК.

Функционирование - это совокупность процессов, происходящих в ПТК. Функционирование связано переносом, передачей, трансформацией вещества и энергии. Функционирование проявляется в изменении количества геомасс, их положения, характеристик геомасс.

Ландшафты и природопользование в России: общий обзор (по Исаченко А.Г., 2001)

Если принять предложенные критерии, то будет нетрудно констатировать, что наиболее высокий уровень освоенности присущ ландшафтам степного Предкавказья и восточноевропейской лесостепи, которые приурочены к зоне экологического оптимума. Здесь наблюдается наивысшая распаханность-60-70%, абсолютно преобладающий (фоновый) тип освоенности - интенсивный земледельческий. В структуре сельского хозяйства существенное значение имеет также животноводство, но оно основывается не на использовании природных кормовых угодий, доля которых в общей площади не превышает 5-10%, а на полевом кормодобывании. Высокая сельскохозяйственная освоенность сочетается со значительной плотностью населения и урбанизованностью, наличием промышленных очагов. Восточноевропейская зона широколиственных лесов по типу и уровню освоенности во многом близка к лесостепи. Распаханность несколько снижается, но обрабатываемые земли ещё занимают не менее 40-50% всей площади и сохраняют значение фонового типа использования. Вместе с тем увеличивается урбанизованность и возрастает доля непродуктивных (индустриальных) форм освоения. Остатки лесов (более или менее сильно нарушенных) занимают не более 20-30%> площади, а чаще всего лишь 5-10%.

По мере увеличения дефицита тепла в широтно-зональном, а также долготно-секторном направлении происходит довольно резкое сокращение уровня земледельческой освоенности ландшафтов, и фоновое значение начинают приобретать иные, экстенсивные, формы освоения и использования земель. Уже в ландшафтах восточноевропейской подтайги, расположенных в полосе относительно высокого экологического потенциала, близких к оптимальным условиям обитания, распаханность сокращается ДО 40-25%, а в южной тайге она в среднем близка к 12%. Сплошное земледельческое освоение постепенно переходит в очаговое, а фоновое значение приобретают лесные угодья, преимущественно малопродуктивные. От 30 до50-60% общей площади приходится на сильно нарушенные и производные леса - результат длительного и нерационального лесопользования и выборочного, с низкой эффективностью, сельскохозяйственного освоения (значительные площади производных лесов образовались на месте заброшенных пашен и лугов). В то же время нельзя не отметить высокую урбанизованность и «насыщенность» территорий объектами вторичного индустриального освоения (в т.ч. такими специфическими, как водохранилища).

Для среднего уровня экологического потенциала с низкой теплообеспеченностью и гипокомфортными условиями проживания типичны среднетаежные и отчасти (в Сибири) южнотаежные ландшафты. Земледелие имеет здесь очаговый характер. Участие обрабатываемых угодий в земельном фонде измеряется десятыми долями процента и лишь на Русской равнине несколько выше 1 %. Земледелие ориентировано в основном на обслуживание животноводства, поскольку при недостатке тепла наиболее эффективными культурами оказываются кормовые травы. Главный тип освоения определяется наличием лесных ресурсов. Здесь располагаются основные лесосырьевые базы страны. Однако, лесопромышленное освоение нельзя считать фоновым, так как оно имеет выборочный характер, диктуемый возможностями доступа к лесным массивам и транспортировки заготовляемой древесины. Типичной для этих ландшафтов экстенсивной формой освоения следует считать охотничье-промысловую. Дисперсные, преимущественно мелкие и средние, промышленные очаги связаны главным образом с добычей и переработкой минерального сырья.

Низкому экологическому потенциалу с резким недостатком тепла и малоблагоприятными (дискомфортными) условиями обитания соответствуют ландшафты северной, а на востоке также средней тайги. Значительная часть занимательной ими территорий (в том числе с огромными болотными системами) практически остается неосвоенной. Низкая продуктивность лесов и их трудоспособность из-за неразвитости транспортной сети ограничивают лесопромышленное использование территорий. Земледелие в открытом грунте возможно в особо благоприятных локальных местоположениях. Столь же локальный характер имеет использование пойменных лугов. Крайне слабая освоенность территории связана главным образом с традиционными экстенсивными отраслями - охотой и рыболовством, а в некоторых районах с лесным пастбищным оленеводством. Отдельные очаги промышленного освоения приурочены к месторождениям минеральных ресурсов.

Экстенсивный характер освоения типичен для ландшафтов Субарктики с их крайне низким экологическим потенциалом и условиями обитания, близкими к экстремальным. Специфика освоения определяется здесь наличием природных кормовых угодий для оленеводства, подчиненное значение имеют охотничий промысел и рыболовство. Оленьи пастбища занимают до 70-80% площади, однако вследствие крайне ЮПКО!: продуктивности эффективность их использования невелика. Очаговое промышленное освоение связано с разработкой минеральных ресурсов.

Территориальные изменения экологического потенциала ландшафтов в сторону снижения его уровня по мере прогрессирующего усиления водного дефицита проявляются в освоенности территории по-иному. Напомним, что недостаток атмосферной влаги до определенных пределов меньше препятствует заселению и освоению территории, чем недостаток тепла. Типичные степные (северо- и среднестепные) ландшафты, относящиеся преимущественно к категории прекомфортных с относительно высоким экологическим потенциалом, по уровню сельскохозяйственной освоенности почти не уступают ландшафтам Предкавказья и восточноевропейской лесостепи. Распаханность достигает здесь 50-70%, но вместе с тем повышается до 10-20% доля природных кормовых угодий.

С переходом к сухим степям соотношение пахотных и пастбищных угодий еще более изменяется в пользу последних (соответственно 20-30 и 30-50%), а в полупустынных и пустынных ландшафтах естественные пастбища становятся доминирующим (фоновым) типом использования земель, занимающим 70-75% всей площади. Здесь мы наблюдаем своего рода конвергенцию между двумя «полюсами» оси удаления от экологическorо оптимума: сходство типов освоения в экстремально холодных и экстремально сухих ландшафтах, а именно господство экстенсивного пастбищного скотоводства за счет использования низко продуктивных природных кормовых угодий (хотя в одном случае это оленеводство, а в другом - овцеводство). Очаги промышленности и урбанизации в степных ландшафтах распространены повсеместно, но неравномерно; в отдельных случаях (российская часть Донбасса) индустриальный тип освоения при обретает характер близкий к фоновому.

Таким образом, направленность хозяйственного освоения территории изначально предопределяется естественными условиями жизни и хозяйственной деятельности людей, т.е. экологическим и ресурсным потенциалом ландшафта. Размещение основных типов освоенности территории подчинено географическим закономерностям. Можно говорить об осевой зоне освоения, которая близка к «оси расселения» и к зоне экологического оптимума. Как известно, экологический и агроресурсный оптииумы территориально не вполне совпадают. Наиболее благоприятные условия для развития земледелия по фактору почвенного плодородия соответствуют области распространения черноземов, т.е. лесостепи и типичной (северной и средней) степи. В зоне широколиственных лесов значительное снижение почвенного плодородия компенсируется обильным и устойчивым увлажнением. Осевой частью всего этого основного массива освоения оказывается лесостепь, находящаяся в зоне перекрытия экологического и биоресурсного оптимумов. Аналогичное место в территориальной структуре хозяйственного освоения страны, занимают расположенные обособлено предкавказские степи ...

Раздел III

1. Наиболее распространенные вещества, загрязняющие а/сферу, их физико-хим. свойства и гигиен. оценка

Природа ЗВ: их можно классифицировать по агрегатному состоянию:

1. твердые, 2. жидкие, 3. газообразные, 4. смешенные.

ЗВ могут находиться в 2 фазах:

1. сплошная фаза (находится в газообраз. состоянии),

2. дисперсная фаза (может нах-ся в виде отдельных твер. частиц или аэрозоли).

По механич. составу ЗВ делятся:

1. газообразные,

2. дисперсные - они делятся по размерам частиц:

- твердые частицы d = 5-50мкм,

- дымовые частицы d = 0,1-5мкм,

- туманные частицы d = 0,3-0,5мкм (ими представлены аэрозоли).

Из всей массы ЗВ, которые поступают в а/сферу от антропоген. ист-ков, 90% составляют газообраз. вещ-ва (оксиды серы, азоты, углерода, тяжелых и радиоактив. металлов), 10% - твердые и жидкие вещ-ва.

Осн.ист-ки антропоген. выбросов ЗВ в а/сферу: теплоэнергетика, транспорт, хим. промыш-ть, металлургия, произ-во строит. материалов.

Автотранспорт выделяет 60% газообразных загрязнителей воздуха. По данным ВОЗ, более 70% заболеваний чел-ка вызывается выхлоп. газами автомобилей.

Крайне опасной частью выхлоп.газов явл-ся соединения Pb, образующиеся при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца, добавляемого к бензину для повышения октанового числа.

Процессы выплавки чугуна и произ-ва стали сопровождается выбросом в а/сферу пыли и различ. газов. Воздушная среда «получает» в расчете на 1 т чугуна 4,5 кг пыли, 2,7 кг СО₂, 1 кг Mn. Вместе с доменным газом в а/сферу выбрасываются соединения As, P, Sb, Pb, пары ртути, смолистые вещ-ва.

В угольной промыш-ти ист-ком загрязнения служат промышленные отвалы пустой породы (терриконы). Внутри террикона в рез-те самовозгорания длительное время идет горение угля и пирита, сопровождающееся выделением SО₂, СО, бензапирена.

При произ-ве стройматериалов осн. технологич. процессы (измельчение, термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов) сопровождаются выбросом пыли в а/сферу.

Осн. свойства пылей, учитываемые при применении природоохр.технологий.

Химическая природа и физические свойства ЗВ опр-ют методы очистки.

Хим. свойства - растворимость, выщелачивание, летучесть и т.д.

Твер. частицы (пыль) - для них хар-но учитывать след. свойства:

1. плотность частиц - она бывает: истинная, насыпная, кажущаяся.

Истинная пл-ть - это плотность отдельно взятой частицы.

Насыпная пл-ть - это плотность частиц с учетом воздушной прослойки между ними.

Кажущаяся пл-ть - это соотношение массы частиц к занимаемому объему, включая поры, пустоты, неровности. По своей сути она близка к насыпной плотности.

2. дисперсность частицы: частицы могут иметь различную форму, могут скрепляться в агломерат. Наиболее важна дисперсность для опр-ния скорости осаждения. Для этого используют величину седиментационного диаметра - это диаметр шара, значение которого по плотности и скорости осаждения приближены к параметрам исследуемой частицы. Чем ближе форма частицы к сферической, тем выше скорость осаждения.

3. адгезионное свойство. Выделяют 2 типа: - сыпучесть, - слипаемость.

Для этого опр-ют способность частиц к слипаемости - это особенно важно при эксплуатации очист. сооружений. Чем меньше размер частиц пыли, тем лучше прилипают (напр.: пыль с d < 10мкм ведет себя как слипающаяся, а если это же вещество имеет размер частицы > 10 мкм, то проявляется свойство сыпучести).

По слипаемости пыли делят на 4 группы:

1. неслипающиеся - сухая шлаковая, кварцевая, сухая глина;

2. слабослипающиеся - коксовая, магнезитовая сухая, апатитовая сухая, доменная, колошниковая летучая зола, сланцевая зола;

3. среднеслипающиеся - торфяная, влажная магнезитовая, металлическая с колчеданом, сухой цемент, летучая зола без медожога, торфяная зола, сажа, сухое молоко, мука, опилки;

4. сильнослипающиеся -цементная,гипсовая, алебастровая, пыль удобрений, волокнистая (асбест, хлопок, шерсть).

Сыпучесть оценивается по углу естественного откоса, который принимает пыль в свеженасыпанном состоянии.

4. смачиваемость - гладкие сферические частицы смачиваются лучше, чем частицы с неровной поверхностью (т.к. они в большей степени оказываются покрыты абсорбированной газовой оболочкой - это затрудняет смачивание). Это свойство особенно важно, когда надо установить мокрые пылеуловители.

По хар-ру смачивание делят на 3 группы:

- гидрофильные - Са, кварц, большинство силикатов,

- гидрофобные - графит, уголь, S,

- абсолютно гидрофобные - битум, парафин, тефлон;

5. гигроскопичность - это способность впитывать влагу. Зависит от формы, степени шероховатости поверхности частиц, от поверхностной, внутренней эл/проводимости слоя пыли, состава, формы и размера частиц. Оценивается по удельному элементу, сопротивлению слоя пыли. Особое влияние оказывает на работу эл/фильтров.

Пыли подразделяются:

1. низкоомные - они имеют величину эл/проводимости слоя пыли < 10⁴ Ом ·см. Такие пыли неблагоприятны при использовании эл/фильтров, т.к. при осаждении на электрод мгновенно разряжаются и уносятся потоком воздуха (вторичный унос);

2. среднеомные - имеют интервал проводимости 10⁴ - 10¹⁰ Ом ·см. Это наиболее благоприятный вид пыли. Разрядка происходит не сразу, а по мере накопления слоя пыли;

3. высокоомные - это пыли, у которых интервал свыше 10¹⁰ Ом ·см. Такая пыль улавливается очень сложно - сразу образует пористый изолирующий слой.

6. электрозаряженность - знак заряда зависит от хим.состава частиц. Это оказывает влияние на эффект-ть очистки, а также может способствовать усилению взрывоопасности и изменению адгезионных свойств.

Современные методики и технологии охраны воздушного бассейна включают:

- установку газо-пылеулавливающих устройств, предназначенных для улавливания и обезвреживания вред. вещ-в из газов, отходящих от технологич. агрегатов и из вентиляционного воздуха перед выбросом в а/сферу;

- строит-во опытно-промышленных установок и цехов по разработке методов очистки отходящих газов от вред. выбросов в а/сферу;

- оснащение двигателей внутр. сгорания нейтрализаторами для обезвреживания отработавших газов, создание и внедрение присадок к топливам, снижающих токсичность и дымность отработавших газов и др.;

- создание автоматич. систем контроля за загрязнением а/сф. воздуха, оснащение стационарных ист-ков выброса вред. вещ-в в воздушный бассейн приборами контроля, строительство, приобретение и оснащение лабораторий по контролю за загрязнением а/сф. воздуха;

- оснащение установками для утилизации вещ-в из отходящих газов.

Действие осн. загрязнителей Общие представления

Загрязнители - это материальные субстанции (вещественные или энергетические), попадающие в ОС или возникающие в ней в кол-вах, которые создают конц-ции или уровни их воздействия, выходящие за рамки предельных естественных колебаний и оказывающие вред. влияние на природ. экосистемы и чел-ка. Отсюда следует, что нет субстанций, которые во всех случаях были бы только загрязнителями или относились к числу безвредных. Можно полагать, что при конц-циях или уровнях воздействия, меньших, чем ПДК или ПДУ, субстанции безвредны, в противном случае они явл-ся загрязнителями. Так, вредно употребление в больших кол-вах воды (водянка), пищи (ожирение и инвалидность I группы), но змеиный яд как ценный ингредиент входит в состав многих лекарственных рецептур.

Многообразие потенциальных загрязнителей требует их классификации:

По виду материальной субстанции загрязнители можно разделить на вещественные и энергетические.

Число вещественных загрязнителей в настоящее время превысило 12 млн.

Вещественные загрязнители по генезису можно разделить на естественные и антропогенные. Естественные возникают в рез-те мощных природ. процессов (извержение вулканов, лесные пожары, выветривание и др.) без участия чел-ка. Техноген. загрязнения явл-ся рез-том челов. деят-ти. По масштабам воздействия они во многих случаях близки к естественным и даже превосходят их. Признаки деления естественных и техногенных загрязнителей одинаковы, поэтому далее классифицируются только техногенные вещест. загрязнители.

Вещ. Техноген. загрязнители по уровню структурирования вещ-ва можно разделить на химические (неживые) и биологические (живые организмы).

Более опасными в наст. время признаны хим. загрязнители. В народ. хоз-ве используют ~2 млн. Хим. вещ-в, подавляющее кол-во которых даже не с чем сравнивать, так как для них не разработаны экол. нормативы и их присутствие не контролируется. Особенно опасны хим. вещ-ва, созданные чел-ком и не имеющие аналогов в природе. Кол-во последних оценивается в 50-80 тыс. Среди них эксперты ЮНЕСКО выделяют около 200 чрезвычайно опасных загрязнителей.

Биологич. загрязнители -- это случайные или связанные с дея-тью чел-ка и чуждые ему, эксплуатируемым им экосистемам, технологическим устройствам растения, животные и микроорганизмы. Они явл-ся рез-том деят-ти некоторых предприятий промышленного биосинтеза (антибиотиков, ферментов, вакцин, кормовых белков и др.).

По хар-ру воздействия на живые организмы выделяют хим. загрязнители общетоксического и специфического действия. Первые вызывают общие, а вторые -- характерные заболевания, например наркотические, аллергенные, мутагенные и др. В ряде случаев загрязнители обладают как общетоксическим, так и специфическим действием, поэтому граница между рассматриваемыми группами зачастую достаточно условна.

Хим. загрязнители общетоксического действия

Большая часть загрязнителей принадлежит вещ-вам 1-ого и 2-ого классов опасности.

Наиболее характерные и масштабные на дан. этапе технич.прогресса газообразные, жидкие и твер. загрязнители.

Газовые и жидкие

К загрязнителям этого типа относятся соед-ния N, S, галогены, оксиды углерода, озон, некоторые комбинации загрязняющих вещ-в.

Оксиды азота и аммиак

Азот образует шесть соед-ний с кислородом: N30, NO, N203, ЫОз, N204, N205. Как загрязнители а/сферы имеют значение лишь NO и NO2-.

В а/сферу выбрасывается в основном диоксид азота NO2 - газ бурого цвета («бурый газ»), с острым запахом, ядовитый, раздражающе действующий на органы дыхания, легкие, поражающий сердце.

Оксид азота (II) -- бесцветный газ без запаха, негорючий, слабо растворим в воде, оказывает непосредственное воздействие на центр. нерв. систему. На воздухе NO окисляется до NO2, его конц-ция и кол-ва, поступающие в а/сферу, обычно приводятся в совокупности с данными для NO2 (как сумма NO_X).

Конц-ции других оксидов азота в а/сфере исчезающе малы. Из них интересен по свойствам N2O -- оксид азота (I) -- безвредный бесцветный газ со слабым сладковатым запахом и вкусом. Он возбуждающе действует на нерв. систему, поэтому его еще называют «веселящим газом». Используется в медицине для общей анестезии.

Смесь оксидов азота так же опасна, как и индивидуальных NO и NОз, особенно в городах, где они, вз/действуя с углеводородами выхлоп. газов, образуют фотохимич. туман - смог. Их действие начинается с легкого кашля, который усиливается при повышении конц-ции NO_X и сопровождается рвотой, иногда голов.болью. Вред. действие NO_X основано на контакте его с влажной поверхностью слизистой оболочки, что приводит к образованию азотной и азотистой кислот и, как следствие, к поражению внутренних органов, в частности отеку легких.

Воздействие NO_X на растительный мир выражено слабее. При конц-ции оксида азота (II) более 0,08 мг/м он задерживает рост и развитие овощных культур, снижает урожайность, портит товарный вид с/хоз. продукции. Диоксид азота нарушает азотный обмен и фотосинтез растений. Однако оксиды азота редко присутствуют в а/сфере в таких конц-циях, которые оказывают непосредственное вред. действие на растения. Их отрицательная роль в основном связана с тем, что они участвуют в ряде хим. процессов в самой а/сфере.

Так, реагируя с влагой, они создают вторичные ЗВ типа азотной и азотистой кислот. Под влиянием ультрафиолетового излучения диоксид азота может распадаться на монооксид и атомарный кислород, образующий озон при вз/действии с молекулярным кислородом. Озон, вступая в контакт с углеводородами, синтезирует загрязняющие вещ-ва типа формальдегидов, альдегидов и т.п. Однако он может разрушаться монооксидом азота с выделением молекулярного кислорода и диоксида азота. Этот процесс ведет к разрушению озон. слоя.

Ист-ком выбросов оксидов азота служат высокотемпературные процессы горения при избытке воздуха. Наибольшее содержание NO_X отмечается в дымовых выбросах котельных установок. Меры, обратные указанным факторам, снижают содержание оксидов азота. Помимо этого применяют спец. методы очистки отходящих газов.

Аммиак NНз -- бесцветный газ с удушливым резким запахом, очень хорошо растворим в воде. Водный раствор аммиака - нашатырным спиртом.

Помимо промыш. произ-в (удобрения, мочевина, азотная кислота), аммиак образуется при сжигании нечистот, в стоках кожевенных, сахарных и животновод. комплексов.

Наиболее специфическое свойство аммиака - сильный запах, который чувствуется на расстоянии 3-5 км от крупных животноводческих и свиноводч. комплексов. При остром отравлении им наблюдаются слезотечение, сильные приступы кашля, головокружение, мучительные боли в желудке, рвота, задержка мочеиспускания. При хронич. отравлении регистрируются значительные сдвиги высшей нерв. деят-ти, тенденция к гипотонии, тахикардия. Интесивность фотосинтеза и дыхания растений при высоком содержании аммиака в воздухе снижается.

Соединения серы

Диоксид серы SO2 - бесцвет. газ с резким, удушливым запахом, хорошо растворим в воде (10,5 г/100 мл при 20°С). Уже в малых конц-циях (20-30 мг/м) он создает неприятный кисловатый вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхат. пути. При продолжительном воздействии сернистого ангидрида развиваются бронхиты, хронические гастриты и другие заболевания, включая рак легких.

Сернистый ангидрид существенно влияет на флору. Наиболее чувствительны к нему леса. При содержании диоксида серы в воздухе 0,23-0,32 мг/м³ хвойные массивы усыхают за 2-3 года. Появляется красновато-коричневая окраска игл, сопровождаемая их почти полным некрозом у молодых деревьев. Хвоя на поврежденных экземплярах сильно редеет. Заметные изменения листвен. пород наступают при конц-ции SO2 0,5-1,0 мг/м³. Между большими прожилками листьев постепенно возникают бледно-зеленые или желтоватые участки, которые иногда располагаются и по краям листьев. При более высоких конц-циях загрязнителя даже за короткое время быстро развиваются некроз и разрыв тканей, которые приобретают коричневую окраску. Такие повреждения называют острыми в отличие от других, характерных для менее интенсивных хронических заболеваний.

Продолжительность существования диоксида серы в а/сфере в зависимости от влажности воздуха и других причин колеблется от нескольких часов до нескольких суток. За это время он переносится на значительные расстояния, обычно 300-400 км, в некоторых случаях до 1000-1500 км. Переносу сернистого ангидрида на большие расстояния способствует возведение высоких дымовых труб.

Диоксид серы при растворении в воде образует существующую только в водном растворе сернистую кислоту, также обладающую токсическими свойствами. Кроме того, он и вторичные образованные им вещ-ва активно корродируют металлические, цементные, бетонные и другие конструкции (сульфатная коррозия).

Техноген. ист-ки выделения сернистого ангидрида многочисленны: сжигание всех видов топлива, как правило, включающих примеси серы, черная и цвет. металлургия, цемент. заводы, хим. промыш-ть, произ-во целлюлозы, синтетич. волокон и т.д.

Триоксид серы SO-) - бесцвет. газ, появляющийся в а/сфере, как правило, в рез-те окисления сернистого ангидрида под воздействием следов металлов, в частности марганца, а также в присутствии озона и других окислителей. Этот газ энергично вз/действует с водой и ее парами, синтезируя серную кислоту, которая, в свою очередь, реагирует с аэрозолями металлов, образуя высокодисперсные и потому биологически активные сульфаты, отрицательно влияющие на организм чел-ка. Последние повышают также мутность а/сферы. Растения при контакте с парами серной кислоты буреют, преждевременно теряют листву, с/хоз. культуры снижают урожайность.

Сероводород H2S -- бесцвет. газ с запахом тухлых яиц, хорошо растворим в воде, образует сероводородную кислоту с относительно слабыми кислот. свойствами. Газ поражает нерв. систему, действует на дыхат. пути и глаза с возможными острым и хронич. отравлениями. Последствия перенесенного острого отравления -- склонность к повышению температуры и ознобам, параличи, хронический менингит, желудочно-кишечные заболевания, воспаление легких и т.д.

Воздействуя на флору, сероводород вызывает ожоги листьев, снижает интенсивность фотосинтеза, нарушает структуру клеточных мембран.

Промыш. ист-ки выделения сероводорода: коксохимия, произ-во искус. волокон, газовые выделения угольных шахт, нефтепромыслов, нефтеперерабат. предприятий. По оценкам, продолжительность жизни сероводорода в а/сфере составляет одни сутки. Для него установлено только ПДК_{М р}.

Сероуглерод С5з - бесцвет. жидкость с приятным запахом, частично разлагающаяся на свету. Продукты разложения имеют отвратительный запах. Хроническое действие малых конц-ций сероуглерода приводит к заболеванию центральной вегетативной, периферической нервных систем, внутр.органов, систем крови, влияет на специфическую функцию женского организма, сексуальную функцию, способствует развитию сердечно-сосуд. заболеваний, язвен. болезней желудка и двенадцатиперстной кишки, вызывает непереносимость алкоголя и т.д.

Антропоген. ист-ки выделения сероуглерода такие же, что и для сероводорода. Конц-ция его в а/сфере трудно определима.

Галогены Из группы галогенов (хлор, фтор, бром, йод) соед-ния первых двух эл-тов наиболее масштабны по объему промыш. произ-ва.

Хлор С/ - газ желто-зеленого цвета с резким запахом, растворим в воде, образует хлорную воду.

Вдыхание хлора вызывает раздражение дыхат. путей и при больших кол-вах приводит к летальному исходу из-за торможения дыхат. центров. Газ использован Германией в 1ой мировой войне (1915 г.) в кач-ве боевого отравляющего вещ-ва против француз. войск на реке Марне. При отравлении малыми конц-циями Cl имеют место покраснение конъюктивы, нёба и глотки, бронхит, одышка, охриплость и т.д.

Cl подавляет интенсивность фотосинтеза, тормозит рост растений, снижает урожайность с/хоз. культур, вызывает интенсивную коррозию строит. конструкций (металлических, бетонных, цементных).

Ист-ки выброса Cl: титаномагниевые заводы, участки травления гальванич. произ-в, выпуск соляной кислоты, пестицидов, органич. красителей, хлорной извести, соды и т.п.

Хлористый, водород НС1 - бесцвет. газ с резким запахом, одно из важнейших соед-ний хлора, близкое к нему по токсическим свойствам. Газ великолепно растворяется в воде, образуя соляную кислоту.

При вдыхании хлористый водород раздражает дыхат. пути и вызывает удушье. При хронич. отравлении им наблюдают катар верхних дыхат.х путей, разрушение зубов, желудочно-кишечные расстройства, воспалительные заболевания кожи.

Фтор F - зеленовато-желтый газ с сильным запахом, активнейший окислитель, способный вз/действовать даже с некоторыми инертными газами (азот, ксенон и др.). Непосредственно фтор не peaгирует только с гелием, неоном и аргоном. При соприкосновении с кожей вызывает термические ожоги, раздражает глаза и нос.

Фтористый водород HF - бесцвет. газ, растворяется в воде с образованием очень сильной плавиковой кислоты, разъедающей стекло. Симптомы острого и хронического отравления им сходны: носовые кровотечения, болезненность и опухоль носа, насморки, чихание, сухой удушливый кашель, бронхиты, потеря голоса и т.д.

Фтор и фтористые соед-ния являются одними из самых сильных ядов для растений, которые в их присутствии теряют листья и хвою, задерживают рост, замедляют цветение, снижают содержание хлорофилла и скорость фотосинтеза, урожайность. Симптомы поражения хвойных деревьев весьма похожи на вызываемые сернистым ангидридом. Широколиствен. растения повреждаются при значительно более низких конц-циях фторидов, чем наиболее чувствительные хвойные породы. Пораженная ткань быстро отмирает и за 1-2 дня меняет окраску листа от светло- до темно-коричневой. Фториды могут также воздействовать на плоды (абрикосы, вишни, груши). Плоды персика загнивают уже при конц-циях фторидов, не намного превышающих фоновые значения.

Соед-ния фтора выбрасываются в а/сферу алюминиевыми и криолитовыми заводами, при произ-ве фосфорных удобрений. В а/сферу обычно поступают фтористые водород и кремний, пыль фторидов натрия и калия.

Оксиды углерода

Оксиды углерода представлены двумя формами: монооксидом СО и диоксидом СО2- В техногенных процессах они образуются как продукты неполного (СО) и полного (СО?) сгорания углеродсодержащих топлив.

Монооксид углерода -- бесцвет. газ без запаха и вкуса, растворим в воде.

Монооксид углерода воздействует на нервную и сердечно-сосуд.системы, вызывает удушье. Последнее обусловлено тем, что он связывает гемоглобин крови, ответственный за снабжение организма кислородом. Первые симптомы отравления (появление головных болей, человек «угорел») возникают через 2-3 ч пребывания в а/сфере, содержащей 200-220 мг/м³ СО. При более высоких конц-циях появляются пульсация височных артерий, головокружение, тошнота, рвота. При хронич. отравлении отмечаются аритмия, учащение пульса, экстрасистолия, неустойчивое кровяное давление со склонностью к гипотонии, стенокардия. Токсичность монооксида углерода возрастает при наличии в воздухе оксидов азота (эффект суммации). В этом случае нормативы ПДК для СО в воздухе необходимо снижать в 1,5 раза.

В меньшей степени монооксид углерода токсичен по отношению к растениям, так как последние окисляют его до СО2-. Однако при конц-циях СО более 1,0% у них наблюдается уменьшение проницаемости клеточных мембран, замедляются рост и дыхание, усиливается развитие корневой системы.

В природ. условиях монооксид углерода хорошо поглощается некоторыми видами деревьев (клен, ольха, осина, ель), а также обогащенной органикой почвой, выполняющей по отношению к нему роль адсорбента.

Диоксид углерода -- бесцвет. газ кисловатых вкуса и запаха, растворим в воде (0,38 г/100 г жидкости). В общем он не относится к числу ядовитых, явл-ся естественным компонентом воздуха, однако в больших конц-циях опасен для жизни. При содержании в рабочей зоне 4-6% СО₂ дыхание и пульс учащаются, появляется шум в ушах, при конц-ции 10% наступает обморочное состояние, а при 20-25% полное отравление организма достигается через несколько секунд. Возможность хронического отравления углекислым газом не показана. Полагают, что он в значительной степени ответственен за явление парник. эффекта. Диоксид углерода хорошо поглощается растениями и океанскими водами.

Нормативы ПДК для СО2 разработаны слабо. В России ПДК_рз для СО2 равна 30000 мг/м³ .

Озон и комбинации загрязняющих вещ-в

Озон Оз - бесцвет. резко пахнущий газ, относящийся к числу наиболее вредных ЗВ. Это исключительно реакционноспособное вещ-во, значительно более сильный окислитель, чем кислород. Из всех присутствующих в загрязненной а/сфере сильных окислителей он наиболее распространен.

При повышенных конц-циях озон поражает у чел-ка органы дыхания (першение в горле, голов. боли, снижение кровяного давления и т.д.). Отмечается также раздражение слизистых глаз.

Озон способен модифицировать аминокислоты, изменять механизм процессов белкового обмена, воздействовать на состав ненасыщенных жирных кислот сульфгидрильных остатков, уменьшать содержание некоторых растворимых белков и хлорофилла в растениях. Он оказывает также сильное ингибирующее действие на процесс фиксации диоксида углерода в растениях.

Наиболее важным следствием воздействия озона на флору может быть снижение урожайности с/хоз. культур. Оно обычно сопровождается появлением у некоторых растений внешних признаков поражения - вначале маленьких пятен с цветом от палевого до темно-коричневого на листьях, сливающихся затем в сплошные пораженные участки с цветами от соломенного до бронзового.

При конц-циях озона, несколько превышающих конц-ции, приводящие к этим видимым изменениям, проявляется хлороз, т.е. повреждение листьев, сопровождаемое, как правило, их преждевременными увяданием и потерей.

Озон вз/действует со многими органическими материалами -- природными и искусственными. Особенно чувствительны к его действию эластомеры (резина), текстильные волокна и красители, краски некоторых типов. В зависимости от структуры органического полимера озон может вызвать обрыв углеродной цепи, образование поперечных связей или оба эти эффекта одновременно, что приводит к уменьшению прочности на разрыв и увеличивает жесткость полимера, делает его более хрупким и менее эластичным.

Ист-ками попадания озона в а/сферу служат процессы дезинфекции и подавления дурнопахнущих вещ-в, очистки пром.стоков, отбеливания тканей, органического синтеза жирных кислот, эпоксидных смол и другие технологии.

Вместе с тем наличие озона в стратосфере спасительно для челов-ва, так как он поглощает смертельно опасное для живых организмов ультрафиолет. излучение, избыточная интенсивность которого вызывает ожоги кожи и раковые заболевания.

В воздухе обычно присутствуют не индивидуальные загрязнители, а смесь газов в различных комбинациях.

Эффект, оказываемый комбинацией ЗВ, может быть либо аддитивным, либо антагонистическим, когда суммарное воздействие ниже, чем сумма индивидуальных воздействий, либо синергическим, т.е. превышающим сумму эффектов отдельных загрязнителей.

В настоящее время, в соответствии с ГН 2.1.6.695-98 «Предельно допустимые конц-ции (ПДК) ЗВ в а/сф. воздухе населенных мест» насчитывается 56 групп суммации.

Твердые аэрозоли Твердые частицы, поступающие в а/сферу вместе с газовыми выбросами, обычно представляют аэрозоли, являющиеся типичными коллоидными или близкими к ним системами (дымами и пылями), оказывающими определенное вред. воздействие на организм чел-ка и ОС, сопоставимое с эффектами газовых и жидких загрязнителей.

Общее влияние на чел-ка. Вредное действие аэрозолей определяется способом их контакта с организмом, размерами частиц и степенью их токсичности. Они могут влиять на зрение, кожу, дыхат. пути, внутр. органы чел.ка, давать общий поражающий эффект. Попадая на глаза чел-ка, аэрозоли вызывают раздражение, сопровождаемое слезоточивостью и ослаблением зрения. В этом плане наиболее опасны пыли негашеной извести, каменноугольного пека, карбида кальция, цемента, действие которых имеет щелочной характер.

Оседая на коже, частицы аэрозолей проникают в нее, закупоривают отверстия сальных и потовых желез, вызывают воспаление и разъедание кожного покрова.

Наибольший вред наносят пыли и дымы, попадающие внутрь организма с дыханием и пищей.

При вдыхании запыленного воздуха часть пыли задерживается слизистыми оболочками и вызывает воспаление носоглотки и бронхов, часть оседает в легких. Более всего опасны частицы крупностью сверх 5мкм (задерживаются в верхних дыхат.путях) и 0,5-5,0 мкм (осаждаются в легких), а также аэрозоли с острыми режущими краями, легко травмирующие ткани. Частицы менее 0,2-0,3 мкм удаляются из легких вместе с выдыхаемым воздухом.

С течением времени пыль превращает легочную ткань в фиброидную (пневмокониоз), которая не участвует в кислородном и углекислотном обменах. Различают следующие заболевания легких в зависимости от вида пыли, их вызывающей: силикоз (кварцевая пыль), антракоз (угольная пыль), асбестоз (асбестовая пыль) и т.д. Особенно вредна кварцевая пыль, содержащая более 10% SiO2-.

Помимо легких, аэрозоли поражают и другие внутр. органы, причем удар тому или иному органу наносят вполне определенные соед-ния, содержащиеся в них, особенно в пылях, так как именно они составляют большую часть аэрозолей в приземном слое.

Специфический вид аэрозолей представляет сажа. Сажа - это весьма дисперсный порошок с размером частиц 0,03-0,09 мкм. Она образуется при неполном сгорании топлива и на 90-95% представлена частицами углерода. Сама по себе сажа нетоксична. Однако вследствие очень большой дисперсности она обладает высокой адсорбционной емкостью, в том числе и по отношению к тяжелым токсичным и канцерогенным углеводородам, включая бенз(а)пирен, что делает ее весьма опасной для чел-ка. Поскольку сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии, то она существенно увеличивает продолжительность воздействия токсич. вещ-в на чел-ка.

Отметим и другие свойства аэрозолей, непосредственно угрожающие здоровью и жизни ~ их взрывоопасность и возможное самовозгорание. К таким аэрозолям относятся, например, тонкие пыли железа, алюминия, цинка. Взрывоопасность и самовозгорание пылей зависят от их хим. состава, конц-ции и дисперсности.

Так, весьма опасны сульфидные пыли. Взрываемость их зависит от конц-ции серы и наступает при ее содержании в руде более 18%. Наивысшие по силе взрывы развивают пыли, имеющие более 40% серы. Взрывоопасная конц-ция серосодержащих пылей составляет 14-670 мг/см. Максимальная сила взрыва соответствует их конц-ции порядка 300 мг/см и дисперсности частиц, равной 70 мкм. Температура воспламенения сульфидной пыли находится в интервале 430-460°С, а серной - около 310°С.

Одними из наиболее токсичных явл-ся соед-ния цвет. металлов, особенно тяжелых. Ист-ками техноген. загрязнения ими служат предприятия горнодобыв. промыш-ти, цвет. металлургии, выхлопы автотранспорта и т.д.

Наиболее вредные соед-ния:

Свинец Pb. Этот элемент и большинство его соед-ний относятся к 1 классу опасности. Свинцовые интоксикации занимают 1 место среди профессион. заболеваний, составляя в них 11,6% (1995 г.).

Осн. ист-ком промыш. загрязнения Pb служит металлургия. В еще больших, чем промыш-ть, масштабах загрязняет ОС транспорт, использующий так называемый этилированный бензин, который содержит тетраэтил свинца. Естественно, что наибольшие конц-ции Pb обнаружены в воздухе и зеленой массе растений вдоль крупных автострад. В а/сфере круп. городов его содержание иногда превышает естественный фон в 10 раз. Сильно загрязнены также почвы городов, где в 80% случаев наблюдают существенные превышения ПДК свинца.

В организм чел-ка свинцовая пыль проникает через органы дыхания и с пищей примерно в равных кол-вах. Под действием Pb нарушается синтез гемоглобина, возникают заболевания дыхат. путей, мочепол. органов, нерв. системы, сужаются сосуды, резко увеличивается порог слышимости у детей. Он также может активно накапливаться в костях. Имеются экспериментальные данные о том, что для развития рака в присутствии Pb требуется в 5 раз меньшие кол-ва канцерогенных углеводородов. Его органические соед-ния еще более токсичны. В целом Pb и его соед-ния вызывают обычно хронические отравления, которые, однако, у здорового чел-ка в условиях свинцово-плавильного цеха могут возникнуть уже через 1-2 недели после начала работы. Особенно опасны соед-ния Pb для детей дошкол. возраста.

При воздействии Pb на флору отмирают листья некоторых растений, тормозится прорастание семян, угнетается корневая система, снижаются фотосинтез и урожайность.

Для уменьшения выбросов Pb обычно предлагаются прекращение произ-ва этилированного бензина, свинецсодержащих красок и покрытий, жестяных банок, свинцовой дроби (с заменой на стальную), переработка и утилизация свинецсодержащих аккумуляторов, пылей и возгонов с получением товарного металла.

Вместе с тем загрязнение Pb не носит глобального хар-ра.

Ртуть Hg -- металл с уникальными свойствами. Он единственный из металлов нах-ся в жидком состоянии при обычных условиях (t плавления -38,9°С), имеет низкую температуру кипения (327°С) и значительное давление паров при комнатных температурах, достаточно тяжел (плотность 13,6 г/см). Ртуть попадает в а/сферу при сжигании угля, торфа, при выветривании горных пород, из неутилизированных ртутьсодержащих приборов и т.п.

Из а/сферы ртуть и ее соед-ния мигрируют в почву и водоемы, накапливаясь в них. Антропоген. выбросы ртути составляют ~ 58% их общего кол-ва.

Ртуть, особенно ее пары, и соед-ния ртути, твердые при обычных температурах, весьма ядовиты. Прежде всего, они поражают центр.нерв. систему, что происходит при их вдыхании, всасывании через кожный покров или попадании с пищевыми продуктами. При тяжелых отравлениях наблюдают резкие изменения в почках (некротический нефроз) и летальный исход через 5-6 суток. При хронических отравлениях проявляются повышенная психическая возбудимость, учащенное мочеиспускание. Воздействуя на флору, ртуть вызывает отмирание растений.

Известны массовые отравления ртутью («болезнь Минамата» в Японии в 1953 и 1964-1965 гг.). Причиной заболевания явился сброс неочищенных сточ. вод ацетиленового произ-ва в реку, впадающую в бухту Минамата. Таким образом, ртуть сточ. вод была включена в метаболическую экологическую цепь, ее конц-ция достигала 20 мг/кг. При вспышке отравления в 1953 г. заболел 121 чел-к, треть из них умерла. Период полувывода ртути составляет 70-80 дней.