Мониторинг окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Геоэкологический мониторинг

1.1 Литосфера и ее строение

1.2 Ландшафты, их виды и разрушение

1.3 Почва, ее строение и загрязнение

1.4 Утилизаия и ликвидация отходов производства и потребления

2. Организация гигиенического мониторинга за качеством питьевой воды и источников централизованного хозяйственно - питьевого и рекреационного водопользования

2.1 Проблемы водоснабжения и здоровья населения Свердловской области

Заключение

Список литературы



Введение

Одной из наиболее острых проблем современности является сохранения среды обитания человечества. Любые успехи научно - технического прогресса будут обеспечены, если они сопровождаются разрушением природы. Человек не сможет жить без чистого воздуха, свободных от вредных примесей воды и продуктов питания.

Тейяр де Шарден

Интенсивное воздействие человека на природу, негативные, часто необратимые последствия этого воздействия обусловливают необходимость глубокого и всестороннего анализа проблемы взаимодействия общества и природы. Такой анализ в настоящее время осуществляется в рамках природопользования. Главная задача природопользования как научного направления - поиск и разработка путей оптимизации взаимодействия общества с окружающей природной средой.

Рациональное природопользование предполагает управление природными процессами, т.е. запрограммированное воздействие на природные объекты с целью получения определенного хозяйственного эффекта.

Чтобы управление было достаточно эффективным, необходимо иметь данные о динамических свойствах этих объектов, их изменении в результате антропогенного воздействия, предвидеть последствия вмешательства человека в ход естественных процессов.

Управление природными процессами должно опираться на надежную и достоверную информацию о прошлых, настоящих и будущих состояниях природных и природно-антропогенных систем.

За последнее десятилетие накоплен большой материал по изменению природы. Однако он не содержит данных о динамике развития процессов. В связи с этим встал вопрос об организации специальных наблюдений за состоянием окружающей природной среды и ее антропогенными изменениями с целью их оценки, прогнозирования и своевременного предупреждения о возможных неблагоприятных последствиях, т.е. о введении постоянной действующей службы наблюдения мониторинга.

геоэкологический мониторинг питьевой вода экспертиза



1. Геоэкологический мониторинг

1.1 Литосфера и ее строение

Литосфера - твердая оболочка Земли, толщина которой колеблется в пределах от 50 до 200 км. Суша занимает около 29% поверхности земного шара. Верхняя часть литосферы образует земную кору, толщина которой на континентах доходит до 50...75 км, под дном океанов - 5... 10 км, а нижняя - верхнюю часть мантии Земли. Граница между этими частями литосферы определяется по скачку в изменении скорости распространения продольных и поперечных упругих сейсмических волн (так называется граница Мохоровичича, или поверхность М).

Земную кору составляет более 3 тыс. минералов. Однако наиболее распространены из них лишь 60, остальные находятся в рассеянном состоянии и встречаются редко. Доля распространения пяти наиболее характерных для земной коры минералов, %:

Полевые шпаты............................................................................58,0

Простые силикаты.......................................................................16,8

Кварц.............................................................................................12,6

Слюда..............................................................................................3,6

Глинистые материалы...................................................................1,1

Остальные материалы....................................................................7,9

Химический анализ минералогического состава земной коры показывает, что она содержит в основном легкие элементы по железо включительно, а элементы, следующие в Периодической системе за железом, в сумме составляют лишь доли процента.

Приведем данные о содержании восьми основных элементов в земной коре, %:

Кислород.......................................................................................46,8

Кремний........................................................................................27,8

Алюминий.......................................................................................8,7

Железо.............................................................................................5,1

Кальций..........................................................................................3,6

Натрий.............................................................................................2,6

Калий..............................................................................................2,6

Магний............................................................................................2,1

Прочие............................................................................................0,7

На долю остальных химических элементов Периодической системы приходится менее 1%. Среди самых распространенных химических элементов особая роль принадлежит кислороду. Так, его атомы составляют 46,8% массы земной коры и почти 90% объема важнейших породообразующих минералов.

В биосферу входит только верхняя часть земной коры, причем нижняя граница биосферы нечеткая, расплывчатая, поскольку распространенность живых организмов от границы литосферы с атмосферой и гидросферой в глубь Земли резко уменьшается. Отчетливая миграция жизни отмечается лишь до нескольких десятков метров, однако с подземными водами микроорганизмы достигают и значительно больших глубин - порядка 2...3 км. Известны единичные случаи обнаружения микроорганизмов в нефтеносных водах и нефти, добытых при бурении с глубин 4...5 км. Положение границы сильно зависит от геологического строения местности, гидрогеологических условий и геотермического градиента. Геотермический градиент, характеризующий прирост температуры горных пород земной коры при углублении на каждые 100 м, в различных местах неодинаковый - обычно от 0,5... 1 до 20 "С, в среднем составляет около 3°С. Основным же физическим фактором, определяющим границы деятельности микроорганизмов в земной коре, является температура. Подавляющее большинство организмов не выдерживают длительного пребывания при температуре, близкой к 100°С, поэтому нижней границей биосферы считают ту глубину, где температура близка к 100°С. В действительности же распространение жизни ограничено не только температурными условиями, но и другими факторами и не всегда достигает предела, обусловленного возрастанием температуры. Поэтому реальное положение нижней границы биосферы пока точно не установлено.

Человек существует в определенном пространстве, основной составляющей которого служит земная кора. В настоящее время человек оказывает сильнейшее техногенное влияние на литосферу, что стало одним из факторов разрушения биосферы. Масштабы такого влияния огромны. Достаточно лишь отметить, что суммарная площадь, покрытая всеми видами инженерных сооружений (здания, шахты, дороги, каналы, трубопроводы, водохранилища и пр.), достигает 1/6 суши. В сильно урбанизированных районах Земли (Япония, США, Западная Европа, Гонконг) искусственные грунты покрывают 95... 100% городских территорий, а их мощность достигает десятков метров. Глубина шахт, открытых карьеров достигает 1000 м, а скважин различного назначения -- 4...5 км.

Наиболее интенсивное техногенное воздействие на литосферу происходит в двух направлениях: изменение и гибель ландшафтов, а также загрязнение и деградация почв.

Ландшафт - природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (рельеф, климат, вода, растительность, животные) взаимосвязаны. Ландшафты непрерывно развиваются под действием антропогенных и природных факторов. На примере ландшафтов - аналогов экосистем -- можно проследить техногенные влияния на литосферу.

Почва - важнейший элемент наземной экосистемы и литосферы, продукт взаимодействия биоты и залегающих пород. Биомасса животных, обитающих в почве, составляет до 80% от их общей биомассы. Последствия технического воздействия человека на почву, ее состав внушительны по масштабам и могут привести к тяжелым последствиям.



1.2 Ландшафты, их виды и разрушение

Классификация ландшафтов

Ландшафты в зависимости от степени техногенного воздействия делятся на естественные (природные) и природно-антропогенные.

Природный ландшафт не преобразован человеческой деятельностью, а потому подвержен естественному саморазвитию. Саморазвитие может происходить медленно, т.е. в геологическом темпе (как, например, меняются абсолютные отметки земной поверхности), или быстро под воздействием природных катастрофических явлений. Хорошо известны последствия вулканических извержений, когда обширные регионы засыпались пеплом; для возрождения таких ландшафтов требовались многие десятки, а иногда и сотни лет.

Свойства ландшафтов меняются не только в результате природных процессов, несравненно быстрее они изменяются под воздействием деятельности человека. Поскольку антропогенная деятельность людей может оказывать на природные ландшафты различные по характеру и интенсивности воздействия, различают следующие природно-антропогенные ландшафты:

* уникальные;

* рекреационные;

* сельскохозяйственные и лесные;

* содержащие в своих недрах месторождения полезных ископаемых;

* территориально-производственные.

Уникальные и рекреационные ландшафты

К уникальным ландшафтам относят заказники (резерваты), национальные парки, биосферные заповедники - территории, где хозяйственная деятельность полностью запрещена или ведется в небольшом объеме исходя из специфики данной территории. Таким образом, все они могут использоваться только в соответствии с их назначением, а система организационных мер должна обеспечивать сохранность первоначального состояния ландшафта на неопределенно долгое время. Основная цель организации уникальных ландшафтов -- сохранение в нетронутом виде природных комплексов (эталонов природы), охрана видов живого и слежение (мониторинг) за природными процессами и их изменениями под воздействием деятельности человека.

К рекреационным ландшафтам относят садово-парковые образования внутри и вокруг городов, курортные зоны, территории охотничьих угодий и т.п. Сохранность их обеспечивается техническими средствами, а также биологическими: локализацией очагов повышенной нагрузки на почвенно-растительный покров, постоянным восстановлением растительных и животных сообществ.

Сельскохозяйственные ландшафты

Основной стратегией использования сельскохозяйственных ландшафтов является организация гарантированного землепользования при максимальном сохранении плодородия почвенных ресурсов страны.

Вторая половина XX в. ознаменовалась большими достижениями в области сельского хозяйства. Создание комплексов сельскохозяйственных машин, выведение новых сортов растений и пород скота, использование химии и гербицидов - все это резко повысило интенсивность сельскохозяйственного производства. В целом произошла широкая перестройка форм землепользования. Она обеспечила высокую результативность сельскохозяйственного производства. Так, урожайность зерновых возросла до 40...50 ц/га. Однако, как показал опыт прошедших десятилетий, рывок в эффективности был куплен ценой серьезного ослабления почвенного покрова. Эрозия почв захватила все регионы Земли. По оценкам специалистов, сейчас в результате эрозии верхний слой посевных площадей теряет в среднем 7% своего объема. Снижение продуктивности почв неизбежно подталкивает рост капиталоемкости сельскохозяйственного производства. Среди экологических проблем, вставших ныне перед мировым сообществом, особое место занимает наступление пустынь. Аридные (засушливые) зоны занимают около 30% земной суши, в них проживает более 800 млн человек. Это районы высокоэффективного орошаемого земледелия и пастбищного животноводства, но в то же время это зоны весьма хрупкого равновесия экологической системы.

С глубокой древности человечество имеет дело с пустынями и до сих пор никак не научится бережно с ними обращаться. Нерациональное землепользование в этих районах, природой поставленных в состояние неустойчивого, легко разрушаемого экологического равновесия, имеет следствием деградацию аридных зон и увеличение площади пустынь. К середине 80-х годов площадь созданных человеком пустынь составляла более 9 млн км². Неумелое хозяйственное освоение аридных зон вызвало опустынивание на 3,5 млн га - эта опасность угрожает территории более 100 стран. Ежегодно около 21 млн га полностью деградируют и 6 млн га поглощаются безжизненной пустыней. В новом тысячелетии человечество может потерять в засушливых районах почти треть пахотных земель, и это будет иметь катастрофические последствия.

Земельный фонд самый большой по территории страны -России - составляет 1709,6 млн га, но это вовсе не означает, что он безграничен и неисчерпаем. Так, вечная мерзлота занимает более 60% площади страны, сельскохозяйственные угодья - 13% и лишь 7,7% - пашня. В России ежегодный ущерб от эрозии почв, по некоторым оценкам, достигает 8... 10% валовой продукции сельского хозяйства (от недобора урожая). За последние 30...40 лет черноземы Русской равнины потеряли треть своего гумуса, их плодородный слой уменьшился на 10...15 см. Ежегодно талые воды и дожди сносят с гектара пашни 80... 120 т распаханной почвы. Обследование черноземных областей показывает, что четвертая-пятая часть их площади подвергается засолению, заболачиванию, утратила прежнюю структуру. Почти повсеместно отмечены подъемы уровня грунтовых вод, подтопление не только орошаемых, но и прилегающих к ним территорий. В нашей стране процессы опустынивания еще не достигли мировых масштабов, однако экологическая обстановка в некоторых районах вызывает серьезную тревогу. Причина все та же - пренебрежение нормами экологии при хозяйственном освоении земель.

Так называемая зеленая революция в развитых странах, где применяются химические удобрения, привела к резкому повышению урожайности сельскохозяйственных культур, но имела и негативные последствия. Наибольший ущерб почвам нанес отказ от севооборотов в расчете на эффективность химических удобрений. Химия действительно позволила обеспечить высокие урожаи в течение ряда десятилетий. Но почвы при этом оказались существенно ослабленными, а далее начала снижаться и результативность использования химических удобрений в сельском хозяйстве. Ныне, чтобы поддерживать достигнутый высокий уровень урожайности, требуется все больше химических удобрений и гербицидов. Так, в Великобритании за последние 30 лет количество вносимых азотных удобрений возросло в 8 раз, а урожайность повысилась только на 50%.

Сегодня совершенно ясно, что ни малая, ни большая химия не может заменить севооборота. Это положение подтверждается и материалами специального эксперимента. По данным Мичиганской сельскохозяйственной станции, смыв почв на землях, где практикуется севооборот кукуруза - клевер - пшеница, составляет лишь 2,7 т/га, а с полей монокультурной кукурузы - 19 т/га. Иными словами, требуется перейти от экстенсивного землепользования к контролируемому ведению хозяйства, при котором строго сохраняются почвенные ресурсы. Эта задача, всесторонне продуманная и разработанная учеными, вероятно, должна сформироваться в целостную программу, в которой следует предусмотреть:

широкое использование севооборотов при достаточно выверенных границах применения химии;

минимальную или бесплужную обработку земли, при которой на полях сохраняется значительное количество жнивья, хорошо предохраняющего почву от вымывания и выдувания;

создание лесозащитных полос, по возможности из хвойных пород, таких, как сосна, ель, можжевельник, так как они обеспечивают наилучшую защиту почв на протяжении всего года;

контролирование выпасов (установление достаточно обоснованной сбалансированности поголовья скота с размерами пастбищ).

Все очевиднее становится необходимость создания на региональном и национальном уровнях целостной системы управления природопользованием.

Лесные ландшафты

В поддержании равновесия природных систем исключительно велика роль лесов. Они поглощают углекислый газ и выделяют кислород, способствуют стабильности климата, сохранности рек и почв. Отсюда важнейшая стратегическая задача - охрана лесов. Как считают специалисты, леса в тех регионах, где они могут расти, должны покрывать одну пятую или даже одну четвертую часть территории. Пока же на всех континентах происходит уничтожение лесов. По некоторым данным, 25 лет назад леса покрывали 31% мировой суши, а в настоящее время - 27%.

Особое беспокойство ученых и общественности вызывает уничтожение экваториальных и субэкваториальных лесов. За последние 25 лет их площадь сократилась на 50%. Ежегодные потери составляют до 27 млн га, или 5% имеющегося количества. Когда-то влажные тропические леса покрывали 10% земной поверхности (15 млн км²), но их площадь уже уменьшилась на треть. Уничтожение влажных тропических лесов прямо ведет к нарастанию жесткости и сухости климата. Вместе с лесами гибнут и их обитатели, многие виды животных вымирают окончательно, уничтожается генофонд.

Прогнозные оценки пока малоутешительны. Поскольку восстановление влажных тропических лесов требует сотен лет, то, как отмечают ученые, перспектива сохранить их становится проблематичной. Если в ближайшие десятилетия не будет что-то сделано, человек рискует навсегда утратить богатейший генофонд живой природы.

Большинство пустынь мира были когда-то лесами и лесистыми местностями. Опустынивание угрожает трети поверхности земного шара (48 млн км²) и повлияет на жизнь по крайней мере 850 млн людей. Некоторые страны практически уже лишились леса. Напомним, что в Эфиопии в начале XX в. леса занимали 40% территории страны, сейчас под лесом осталось 3,5% территории. В нашей стране леса занимают 45% территории. Из крупных стран мира самая малолесистая - Китай.

Гибель лесов связана не только с их интенсивным уничтожением (по данным ООН, на каждые 10 вырубленных деревьев сейчас высаживается только одно новое), но и с загрязнением воздуха и почв. Кислотные дожди - причина гибели многих десятков тысяч гектаров лесов в развитых странах.

Ландшафты, содержащие в своих недрах месторождения полезных ископаемых

Развитие горнодобывающей и перерабатывающей промышленности привело к перераспределению химических элементов между недрами Земли и ее поверхностью, к нарушению геохимического баланса биосферы. Если общий объем переработанной горной массы за весь период развития человечества до начала XX в. составил около 50 млрд т, то ныне он достигает 100 млрд т / год.

С точки зрения влияния добычи природных ископаемых на ландшафт следует выделить месторождения твердых, жидких и газообразных природных ресурсов, так как последствия разработки каждой из выделенных категорий месторождений различны. Например, основным последствием разработки месторождения твердых полезных ископаемых открытым способом является нарушение рельефа из-за формирования отвалов и разного рода выемок на поверхности земли, а подземным способом - формирование терриконов, которые занимают десятки тысяч гектаров плодородных земель. Кроме того, угольные терриконы часто самовозгораются, что приводит к существенному загрязнению атмосферы. Длительная разработка месторождений нефти и газа приводит к опусканию земной поверхности и усилению сейсмических явлений.

Территориально-производственные ландшафты

Территориально-производственные ландшафты (ТПЛ) - совокупность природных и искусственных объектов, совмещенных в пространстве и во времени и формируемых в результате строительства и эксплуатации производственных и гражданских комплексов, которые взаимодействуют с природными объектами (рельеф, атмосфера, гидросфера, растительный покров и т.д.). Поэтому процессы, протекающие при функционировании ТПЛ, должны рассматриваться в последовательности пространство -время - интенсивность техногенного воздействия.

Хотя предопределяющими факторами в ТПЛ являются антропогенные, у них есть одна особенность, которая зависит только от природной составляющей, обусловленной цикличностью годовых сезонов. Так, снижение или повышение потребления энергоресурсов, использование снегоуборочной техники зависят от сезона года. Таким образом, цепные реакции обусловлены сложностью взаимодействий при движении вещества и энергии в природной и техногенной составляющих ТПЛ.

Человек хотя и сам формирует ТПЛ, но не всегда может обеспечить оптимальное взаимодействие в нем по следующим причинам.

Во-первых, человек не всегда способен предвидеть все нежелательные для него изменения в окружающей среде, которые возникают под влиянием производственных и гражданских комплексов.

Во-вторых, человек весьма часто недооценивает размах и глубину нежелательных изменений.

В-третьих, даже тогда, когда изменения и их нежелательные последствия прогнозируются, они не всегда учитываются, чаще всего потому, что развивать производство нужно сегодня, сейчас, а негативные последствия этого развития возникнут в будущем, может быть даже и отдаленном. И этот временной отрыв последствий от причин, их вызвавших, определяет подчас негативное отношение к опережающим природоохранным мерам.

Поэтому открытости ТПЛ следует уделять особое внимание при решении природоохранных проблем. Это весьма важно, так как их территориальная открытость сочетается с территориальной замкнутостью суперсистемы - экосферы Земли. Например, стремясь избавиться от каких-либо вредных, для человека отходов в одном регионе, их транспортируют в другой, забывая, что это практически перераспределение отходов на поверхности планеты.

1.3 Почва, ее строение и загрязнение

Состав и характеристики почв

Почва - самостоятельное естественно-историческое органо-минеральное природное тело, возникающее на поверхности земной суши в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие соответствующие условия для роста и развития растений. Как вытекает из приведенного определения, почва -трехфазная среда, включающая твердые, жидкие и газообразные компоненты. Она представляет продукт физического, химического и биологического преобразования различных пород, т.е. сложного взаимодействия климата, растений, животных и микроорганизмов. Сама почва постоянно развивается и изменяется, вследствие чего существует большое разнообразие ее типов. В результате перемещения и превращения веществ почва расчленяется на отдельные слои, или горизонты, сочетание которых составляет ее профиль.

Плодородие почвы определяет избыток или недостаток гумуса, так как в нем происходят сложные обменные процессы, в результате которых образуются элементы питания растений. Гумус может иметь зернистую, комковатую или слоистую структуру.

Одно из наиболее важных физических свойств почвы - ее механический состав, т.е. содержание частиц разного размера. Установлены четыре градации механического состава: песок, супесь, суглинок и глина. От механического состава зависят водопроницаемость почвы, ее способность удерживать влагу, проникновение в нее корней растений и др. Кроме того, каждая почва характеризуется плотностью, тепловыми свойствами, влагоемкостью и вла-гопроницаемостью. Большое значение имеет аэрация, т.е. насыщение почвы воздухом и способность к такому насыщению.

Химические свойства почвы зависят от содержания минеральных веществ, которые находятся в ней в виде растворенных ионов. Одни ионы вредны для растений, а другие - жизненно необходимы. Концентрация в почве ионов водорода (рН) в среднем близка к нейтральному значению. Флора таких почв особенно богата видами. Известковые и засоленные почвы имеют рН = 8...9, а торфяные -до 4. На этих почвах развивается специфическая растительность.

В почве обитает множество видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы, простейшие одноклеточные, черви и членистоногие.

Именно почва в наибольшей степени подвергается загрязнению, что вызывает нарушение физических, химических и биологических процессов, протекающих в ней. Загрязнение почвы непосредственно связано с загрязнением атмосферы и вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязняющими веществами являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды. Загрязнения меняют ход почвообразовательного процесса, резко снижают урожаи, накапливаются в растениях (например, тяжелые металлы), из которых прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека. Кроме того, загрязнения приводят к ослаблению самоочищения почв от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что создает опасность массовых заболеваний. Так, в незагрязненных почвах возбудители дизентерии, тифа и паратифа сохраняются в течение двух-трех суток, а при ослабленном загрязнителями самоочищении почв возбудители дизентерии сохраняются несколько месяцев, тифа и паратифа - до полутора лет.

Почвенный покров и его деградация

Почвенный покров - совокупность почв, покрывающих земную поверхность. В большинстве областей Земли толщина почвенного покрова, обеспечивающего получение большей части пищевых продуктов, составляет всего 150...300 мм. Около 75% всех почв планеты имеют пониженную продуктивность из-за необеспеченности теплом и влагой. Поданным Международной организации по вопросам продовольствия, общая площадь потенциально пригодных для земледелия почв составляет около 2,7 млрд га, из которых 1,5 млрд га уже обрабатываются, а для включения остальных 1,2 млрд га в сельскохозяйственное производство требуются большие материальные затраты.

Накопленные статистические данные показывают, что при существующей средней урожайности на каждого нового жителя планеты требуется для производства пищи 0,4...0,5 га и около 0,1 га -на другие нужды.

В результате естественных и антропогенных воздействий происходит деградация почвенного покрова, т.е. постепенное ухудшение свойств почв, вызываемое изменением условий почвообразования в результате естественных причин (например, наступления лесов или сухой степи на черноземы) или хозяйственной деятельности человека (неправильная агротехника, загрязнение и т.п.) и сопровождаемое уменьшением содержания гумуса, разрушением почвенной структуры и снижением плодородия.

Изменение естественных условий почвообразования. Наиболее интенсивно изменяются естественные условия почвообразования из-за опустынивания. Под опустыниванием понимают уменьшение или уничтожение биологического потенциала земель, которое в итоге может привести к возникновению условий, аналогичных условиям пустыни. Различают две формы опустынивания: дезер-тификацию, т.е. расширение ареала пустыни, и дезертизацию, т.е. углубление процесса опустынивания в конкретном регионе.

Наиболее типичным примером дезертификации является изменение площади, занимаемой пустыней Сахара. С 1980 по 1984 г., по данным НАСА, пустыня Сахара расширилась с 8,8 до 10,01 млн км², далее наступил процесс ее сокращения, и в 1990 г. она занимала пространство в 9,63 млн км².

Уменьшение содержания гумуса. Гумус - органическое вещество почвы, образуемое в результате разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности организмов. Гумус содержит основные элементы питания растений, в связи с чем почвы, богатые гумусом, обладают высоким плодородием. Уменьшение содержания гумуса в почве ведет к снижению их плодородия и в итоге к опустыниванию.

Основная причина уменьшения содержания гумуса в почве -приемы искусственного повышения плодородия почв (внесение минеральных и других удобрений, мелиорация и т. п.). По данным агрохимического обследования, 16,5 млн га российских пашен имеют очень низкое содержание гумуса, а 21 млн га - низкое. «Питательность» черноземов центральных областей России за последние 100 лет снизилась почти вдвое. В ближайшие годы, если не будут изменены методы земледелия, уменьшение запаса гумуса в почвах может привести к необратимым изменениям почвенного плодородия.

Основными и наиболее опасными загрязнителями почв являются пестициды, нитраты, тяжелые металлы, фтор и радионуклиды.

Пестицид - химическое соединение, используемое:

* для регуляции роста и развития растений (ауксины, гибе-риллины, ретарданты);

* для удаления листьев растений (дефолианты);

* для уничтожения растений на корню (десиканты);

* для удаления цветов и завязей (дефлоранты);

* для отпугивания животных (репелленты) или их привлечения (аттрактанты) и стерилизации (хемостерилизаторы);

в для уничтожения эктопаразитов животных и борьбы с переносчиками опасных заболеваний.

В качестве пестицидов в настоящее время разрешено использование 280 биологически активных компонентов различных химических классов, на базе которых разработано более 600 препаратов.

При обработке земельных участков путем их опрыскивания пестицидами снос последних за пределы обрабатываемых площадей составляет 50...60% от их вносимого количества, а при использовании авиации - 75%. Пестициды разлагаются очень медленно и наиболее интенсивно накапливаются в овощах, затем в растительных маслах, фруктах и ягодах, меньше - в мясе, яйцах и молоке.

Наиболее подвержены воздействию пестицидов дети в возрасте до 14 лет. Установлена сильная корреляционная связь между биологически активными компонентами пестицидов и вызываемыми ими заболеваниями. Так, частота заболеваний детей хроническим фарингитом обусловливается только хлорорганическими препаратами, а вирусным гепатитом - гербицидами. В зонах интенсивного применения пестицидов у взрослого населения также обнаруживаются тенденции к росту заболеваемости, но они менее выражены и имеют свои особенности. Так, заболеваемость среди тепличниц и механизаторов-химизаторов превышает среднюю по сельскому хозяйству в 2,1...3,3 раза. Продолжительность жизни мужчин механизаторов-химизаторов ниже средней.

Пестициды отрицательно влияют на экосистемы любого уровня и на здоровье человека. Поэтому их следует использовать строго по назначению в минимально необходимом количестве и лишь там, где химические средства защиты нельзя пока заменить биологическими.

Удобрение - вещество (или агент), создающее при внесении в почву условия для ускоренного роста и развития растений и микроорганизмов. Различают минеральные и органические удобрения.

Минеральное удобрение - добытое из недр или промышленно полученное химическое соединение, содержащее в большом количестве один или несколько основных элементов питания растений (азот, фосфор, калий), важные для жизни растений микроэлементы (медь, бор, марганец и др.), а также естественные продукты типа извести, гипса, золы и т.п., способные улучшить химические или структурные характеристики почвы.

Органическое удобрение - перегной, торф, навоз, птичий помет, фекалии животных, компосты и т.п., используемые для повышения плодородия почвы или способствующие развитию полезной микрофлоры почв.

Низкая культура земледелия, а также внесение удобрений в почву с помощью устаревшей техники предопределяют, что только 10...15% их достигает растений, а остальные загрязняют окружающую среду.

В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства и увеличением количества вносимых азотных удобрений проблема нитратов (солей азотной кислоты HN0₃) и нитритов (солей азотистой кислоты HN0₂) приобрела серьезное значение, поскольку они не только отрицательно воздействуют на организм людей, но и приводят к заболеваниям и даже гибели сельскохозяйственных животных. Наиболее интенсивно накапливают нитраты кабачки, свекла столовая и огурцы. По этой причине почти шестая часть плодоовощной продукции содержит нитраты в количествах, превышающих ПДК. А от уровня содержания нитратов в продуктах питания напрямую зависит онкологическая и аллергическая заболеваемость, которая в России за последние годы резко возросла. Допустимая суточная доза нитратов, содержащихся в основных продуктах питания, для взрослого человека в России - 325 мг, в то время как по рекомендации ВОЗ она не должна превышать 220 мг. Установлено, что потребление животными корма с содержанием нитратов более 1% его сухой массы приводит к их гибели.

В отличие от развитых стран в России применяют удобрения, содержащие помимо питательных для растений веществ большое количество балластных и довольно часто токсичных примесей. Так, установлено, что содержание стронция в некоторых удобрениях в 100 раз превышает значения, регламентированные, например, американскими стандартами. Попадание стронция и его солей в организм человека вызывает «уровскую болезнь», которой страдают только жители долины реки Ура в Забайкалье, поскольку в ее воде довольно много солей стронция. При потреблении этой воды соли кальция в костях замещаются солями стронция, которые быстро вымываются из организма человека. В результате кости становятся мягкими, изгибаются, и у людей появляются специфические уродства.

Тяжелые металлы (плотностью более 4,5 г/см³) при повышенной концентрации становятся опасными для человека. По степени опасности различают три их класса. К классу I относятся мышьяк, кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк, к классу II - кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма, к классу III - ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций. При попадании в организм человека тяжелые металлы начинают накапливаться в почках и печени. Специфика источников загрязнений почв тяжелыми металлами в различных условиях приведена в табл. 6.1.

Коэффициент концентрации химического элемента определяется отношением его реального содержания в почве С, к фоновому С_ф: К_с +C_i/С_ф .



Таблица 1.

Специфика источников загрязнения

Источники загрязнения	Производство	Коэффициент концентрации
		Более 10	От 2 до 10
Цветная металлургия	Цветных металлов непосредственно из руд и концентратов	Свинец, цинк, медь, серебро	Олово, висмут, селен, мышьяк, кадмий, сурьма, ртуть
	Вторичная переработка цветных металлов	Свинец, цинк, медь, олово	Ртуть
	Твердых и тугоплавких цветных металлов	Вольфрам	Молибден
	Титана	Свинец, цинк, медь, серебро, бор	Титан, марганец, молибден, олово, ванадий
Черная металлургия	Легированных сталей	Кобальт, молибден, висмут, вольфрам, цинк	Свинец, кадмий, хром
	Железорудное	Свинец, серебро, мышьяк	Цинк, вольфрам, кобальт, ванадий
Машиностроительная и металлообрабатывающая промышленность	Термическая обработка металлов (без литейных цехов)	Свинец, цинк	Никель, хром, ртуть, олово, медь
	Свинцовых аккумуляторов и приборов для электротехнической и электронной промышленности	Свинец, никель, кадмий	Сурьма, свинец, цинк, висмут
Химическая промышленность	Суперфосфатных удобрений	Стронций, цинк, фтор	Медь, хром, мышьяк, иттрий
	Пластмасс	--	Медь, цинк, серебро
Промышленность строительных материалов	Цемента (при использовании отходов металлургии возможно накопление в почвах металлов) и бетонных изделий		Ртуть, стронций, цинк
Твердые бытовые отходы крупных городов, используемые в качестве удобрений		Свинец, олово, медь, серебро, сурьма, цинк, кадмий	Ртуть
Осадки канализационных сточных вод		Свинец, олово, медь, хром, цинк, кадмий, ванадий, никель	Ртуть, серебро
Загрязненные поливочные воды	--	Свинец, цинк	Медь

Нормирование и контроль загрязнения почв

Принцип нормирования химических веществ в почве значительно отличается от принципов, положенных в основу нормирования их в водоемах, атмосферном воздухе и пищевых продуктах. Попавшие в почву химические вещества поступают в организм человека главным образом через контактирующие с почвой среды: воду, воздух и растения (в последнем случае по биологической цепи почва - растение - человек). Поэтому при нормировании химических веществ в почве учитывается не только та опасность, которую представляет почва при непосредственном контакте с ней, но и последствия вторичного загрязнения контактирующих с почвой сред.

Установление ПДК загрязняющих веществ в почве находится в первоначальной стадии, поэтому к настоящему времени установлены ПДК лишь для 30 вредных веществ, преимущественно ядохимикатов.

В связи с тем, что вредные вещества поступают в организм человека по пищевым цепям, установлены допустимые остаточные количества (ДОК) пестицидов в почве, пищевых и кормовых продуктах (табл.2).

Таблица.2

ПДК и ДОК некоторых веществ в почве

Вещество	ПДК, мг/кг	ДОК, мг/кг
Хлорофос	0,5	1,0
Карбофос	2,0	1,0
Прометрин	0,5	0,1
Полихлоркамфер	0,5	0,1
Гексахлорциклогексан	1,0	1,0



Загрязнение почвы в условиях городов связано с образованием промышленных и бытовых отходов. В связи с этим санитарный контроль загрязнения почв осуществляется преимущественно органами санэпидслужбы. Эта служба проводит:

* предупредительный надзор за проектированием и строительством сооружений по очистке и обезвреживанию промышленных и бытовых отходов;

* текущий надзор за своевременным сбором и удалением промышленных и бытовых отходов, а также вторичного сырья.

Кроме указанных функций под контролем санитарной службы находится не только сбор, но и транспортирование отходов, согласование мест их захоронения, переработки.

Оценка опасности загрязнения почв

Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. Результаты гигиенических исследований почв, загрязненных тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими веществами, позволяют оценивать степень опасности загрязнения почвы этими токсикантами по уровню их возможного воздействия на системы «почва-растение», «почва-микроорганизмы, биологическая активность», «почва-грунтовые воды», «почва-атмосферный воздух» и опосредованно - на здоровье человека. С гигиенических позиций опасность загрязнения почвы химическими веществами определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и непосредственно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

Основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами является ПДК химических веществ в почве.

Для оценки опасности загрязнения почв выбор химических веществ - показателей загрязнения - проводится с учетом:

* специфики источников загрязнения, определяющих комплекс химических элементов, участвующих в загрязнении почв изучаемого региона (см. табл.2);

* приоритетности загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве и их классов опасности;

* характером землепользования.

Если нет возможности учесть весь комплекс химических веществ, загрязняющих почву, оценку проводят по наиболее токсичным веществам, т.е. относящимся к более высокому классу опасности.

При отсутствии в документах класса опасности химических веществ, приоритетных для почв обследуемого района, их класс опасности /может быть определен по следующей формуле:

J=lg (1)

где А - атомный вес соответствующего элемента; ? - растворимость в воде химического соединения, мг/ л; М - молекулярная масса химического соединения, в которое входит данный элемент; а - среднее арифметическое из шести ПДК химических веществ в разных пищевых продуктах (мясо, рыба, молоко, хлеб, овощи, фрукты).

При оценке опасности загрязнения почв химическими веществами следует учитывать следующее:

» опасность загрязнения тем больше, чем выше фактические уровни содержания контролируемых веществ в почве по сравнению с ПДК;

« опасность загрязнения тем больше, чем выше класс опасности контролируемых веществ;

* буферность почвы, влияющую на подвижность химических элементов, что определяет их воздействие на контактирующие среды.

Гигиеническая оценка почв, используемых для сельского хозяйства. Оценка опасности загрязнения почв, используемых для сельского хозяйства, основана на транслокационном показателе, важнейшем при обосновании ПДК химических веществ в почве. Это обусловлено тем, что:

« с продуктами питания растительного происхождения в организм человека поступает в среднем 70% вредных химических веществ;

» уровень транслокации определяет уровень накопления токсикантов в продуктах питания, влияет на их качество.

Существующая разница допустимых уровней содержания химических веществ по различным показателям вредности и основные положения дифференциальной оценки степени опасности загрязненных почв позволяют дать рекомендации по практическому использованию загрязненных почв.

Опасность загрязнения почв, используемых для сельского хозяйства, определяется в соответствии с данными, приведенными в табл. 7.3.

Гигиеническая оценка почв населенных пунктов. Оценка опасности загрязнения почвы населенных пунктов определяется:

* эпидемиологической значимостью загрязненной химическими веществами почвы;

* ролью загрязненной почвы как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при ее непосредственном контакте с человеком;

* значимостью степени загрязнения почвы в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.



Таблица 3

Оценка почв сельскохозяйственного использования, загрязненных химическими веществами

Категория загрязненности почв	Характеристика загрязненности	Возможность использования территории	Предлагаемые мероприятия
I - допустимая	Содержание химических веществ в почве превышает фоновое, но не выше ПДК	Под любые культуры	Контроль уровня воздействия источников загрязнения почвы и доступности токсикантов для растений (известкование, внесение органических удобрений и т.п.)
II - умеренно-опасная	Содержание химических веществ в почве превышает их ПДК при лимитирующем общесанитарном, миграционном водном и воздушном показателях вредности, но ниже допустимого уровня по транслокационному показателю	Под любые культуры при условии контроля их качества	Аналогичны мероприятиям категории I. При наличии веществ с лимитирующим миграционным водным или воздушным показателем контроль . содержания этих веществ в зоне дыхания сельскохозяйственных рабочих и в воде местных источников
III - высокоопасная	Содержание химических веществ в почве превышает их ПДК при лимитирующем транслокационном показателе вредности	Под технические культуры. Использование под сельскохозяйственные культуры ограниченно из-за растений-концентраторов	Кроме мероприятий, указанных для категории I, обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях-продуктах питания и кормах. При необходимости выращивания растений - продуктов питания рекомендуется их перемешивать с продуктами, выращенными на чистой почве. Ограничение использования зеленой массы на корм скоту с учетом растений-концентраторов
IV - чрезвычайно опасная	Содержание химических веществ превышает ПДК в почве по всем показателям вредности	Под технические культуры и лесозащитные полосы	Мероприятия по снижению уровня загрязнения и связыванию токсикантов в почве. Контроль за содержанием токсикантов в зоне дыхания сельскохозяйственных рабочих и в воде местных источников

Оценка уровня химического загрязнения почв как индикаторов неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются коэффициент концентрации химического вещества К_с и суммарный показатель загрязнения Z_c, равный сумме коэффициентов концентраций химических элементов:

' Z_c=±K_Cj-(n~]),(2)

i

где п - число суммируемых элементов.

Оценка опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Z_c, отражающему дифференциацию загрязнения воздушного бассейна городов как металлами, так и другими наиболее распространенными ингредиентами (пыль, оксид углерода, оксиды азота, сернистый ангидрид), проводится по оценочной шкале, приведенной в табл.4. Градации оценочной шкалы разработаны на основе изучения показателей состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

Таблица.4

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения Z_c

Категория загрязнения почв	Значение Zc	Изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения
Допустимая	Менее 16	Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений
Умеренно опасная	16...32	Увеличение уровня общей заболеваемости
Опасная	32...128	Увеличение уровня общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы
Чрезвычайно опасная	Более 128	Увеличение уровня общей заболеваемости детского населения, женщин с нарушением репродуктивной функции (увеличение токсикозов беременности, числа преждевременных родов)

1.4 Утилизация и ликвидация отходов производства и потребления

Классификация отходов

В процессе производства, хозяйственной деятельности, в быту образуются отходы. Ежегодно в биосферу, в основном в литосферу, поступает до 30 млрд т всех видов отходов. Их большое количество связано с несовершенством современных технологий. По некоторым данным, на производство конечной продукции расходуется не более 7% добываемого сырья. На каждого жителя Земли извлекается до 100 т породы в год. Анализ тенденций развития современного хозяйства показывает, что число отходов удваивается каждые 10... 12 лет. Проблема утилизации и ликвидации отходов для современной цивилизации - одна из самых важных проблем выживания.

Утилизация и ликвидация отходов связаны с их состоянием, составом, характеристиками и токсичностью. В зависимости от состояния отходы делятся на твердые (отходы металлов, пластмасс, пыли минерального и органического происхождения, шлак, бумага, ткани и пр.) и жидкие (шламы, осадки сточных вод после их обработки и пр.).

По гигиеническому принципу, связанному со степенью опасности, вызванной токсичностью, отходы делятся на шесть категорий (табл. 7.5). Более 50% всех отходов относятся к категории I, a примерно 10% -- к категориям V и VI.



Таблица .5

Классификация отходов по гигиеническому принципу

Категория	Характеристика отходов по виду загрязнения	Рекомендуемые меры ликвидации или утилизации
I	Инертные	Использование для планировочных работ
II	Легко разлагающиеся органические	Складирование или переработка
III	Слаботоксичные, слаборастворимые в воде	Складирование
IV	Нефтемаслоподобные	Сжигание
V	Токсичные со слабым загрязнением воздуха	Складирование на полигоне промышленных и бытовых отходов
VI	Токсичные	Групповое или индивидуальное обезвреживание на специальных сооружениях

Для решения проблемы утилизации и ликвидации отходов необходимо рассмотреть характер протекающих технологических процессов, следствием которых является образование отходов. Это рассмотрение базируется на изучении техногенных ресурсных циклов (ТРЦ).

Виды техногенных ресурсных циклов

Классификация ТРЦ. В основу классификации видов ТРЦ положены основные этапы жизненного цикла продукции (ЖЦП). Под ЖЦП понимают временной период с момента обоснования проведения исследований, связанных с созданием продукции, до перевода ее в отходы потребления в результате утраты ею потребительских свойств из-за физического или морального износа, а также после определенного срока хранения. В соответствии с таким пониманием ЖЦП это время можно разделить на четыре основных этапа: выявление природного ресурса, изготовление продукции, эксплуатация продукции или ее потребление, оперирование со вторичными материальными ресурсами, т.е. отходами производства и потребления (рис.1).

Исходя из того, каким образом поступают с отходами производства, можно выделить три вида ТРЦ: сквозной, оборотный и циркуляционный.

Рис.1 Структурная схема ТРЦ

Сквозной технологический ресурсный цикл (СТРЦ). Исторически сложилось так, что ТРЦ строились по сквозной схеме. На входе они следовали принципу одноразового использования ресурсов, т.е. каждый раз, с началом нового цикла воспроизводства, в него вовлекались новые природные компоненты. Этот цикл был открытым и на выходе, так как отходы производства выбрасывались в окружающую среду. Таким образом, сквозной ТРЦ - это цикл, в котором вовлекаемые природные ресурсы, не входящие в состав предметов потребления, не используются вторично.

Накапливаясь в биосфере, отходы производства изменяют биогеохимические циклы и тем самым пагубно влияют на экологическую обстановку на локальном, региональном и глобальном уровнях.

Основными мероприятиями по экологизации СТРЦ на этапах производства продукции являются:

* на первом этапе, этапе выявления природного ресурса, -переход к широкому использованию возобновляемых ресурсов, особенно энергетических;

* на втором этапе, этапе изготовления продукции, - переход на ресурсосберегающие технологии (РСТ);

* на третьем этапе, этапе обращения с отходами производства, - уничтожение отходов путем сжигания (при этом практически полностью теряются вторичные материальные ресурсы), очистка отходов загрязнений и их складирование, захоронение токсичных отходов на специальных полигонах, очистка выбросов от экологически опасных веществ с последующим их надежным захоронением, выделение и перенос загрязняющих примесей из одного места в другое.

Не умаляя значения процессов очистки и важной роли построенных и эксплуатируемых очистных сооружений, есть все основания признать, что даже самые современные из них не гарантируют сохранения природных сред, например свойств воды и водных объектов.

В заключение следует отметить три обстоятельства:

1) обращение с отходами всегда требует того или иного объема трудовых затрат;

2) очистка отходов как природоохранное мероприятие будет надежной при условии либо превращения загрязняющих примесей во вторичное сырье, либо их надежного депонирования или переноса в ту естественную среду, в состав которой они входят;

3) на современном этапе развития технологий и техники основным направлением является переход к оборотным ТРЦ.

Оборотный техногенный ресурсный цикл (ОТРЦ). В этом цикле выполняется улавливание веществ, участвующих в технологическом процессе и обычно попадающих в отходы, для их повторного использования в данном технологическом процессе. Здесь оборот веществ следует рассматривать как оборот непосредственного сырья и технологических сред, в качестве которых наиболее часто используют воду и атмосферный воздух. Поскольку объемы технологических сред значительно превышают объем сырья, то в первую очередь следует обеспечивать оборот первых.