Биология

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк)

относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих

веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах,

поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых

металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы

этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов

наиболее опасны: ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с

материковым стоком и через атмосферу.

При выветривании осадочных и изверченных пород ежегодно выделяется

3,5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т.

ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около

половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.

т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых

промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно

повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в

высокотоксичную метил ртуть.

Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному

отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв

болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по

производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве

катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные

сточные воды предприятий поступали в залив Миномата.

Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех

компонентах окружающей среды: в горных породах, почве, природных водах,

атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в

окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека.

Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и

пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей

внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет

не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной

пылью океан получает (20-30) т. свинца в год.

4.6. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское

захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого

при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности,

строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,

радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы

загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к

переработке большого количества органических и неорганических веществ без

особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.

Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань

общества несовершенству технологии. В шлаках промышленного производства

присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых

металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-

40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка;

0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия.

Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды, часть

загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая

сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения.

Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ

часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его

полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в

растворенной форме, появлению сероводорода.

Присутствие большого количества органических веществ создает в

грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип

иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию

сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и

др.

В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные

углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода.

Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в

тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на

них.

Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность

приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У

выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за

счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав

данного сообщества.

При организации системы контроля над сбросами отходов в море решающее

значение имеет определение районов дампинга, определение динамики

загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных

объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих

веществ в составе материального сброса.

4.7. Тепловое загрязнение.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских

акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод

электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс

нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в

водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в

прибрежных районах может достигать 30 кв. км.

Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену

поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а

потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается

активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество.

Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты

антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и

популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих

веществ приводит к упрощению экосистемы.

5. Загрязнение почвы.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент

биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,

происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического

вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный

покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и

нейтрализатора загрязнения различного рода. Если это звено биосферы будет

разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.

Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического

значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения

под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного

воздействия является загрязнение пестицидами.

5.1. Пестициды как загрязняющий фактор.

Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных

от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений

современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических

средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском

хозяйстве медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно

отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас

вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги

и конкуренты которых были уничтожены пестицидами.

В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных

масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь

0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к

пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции,

заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного

препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов.

С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как

смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к

устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного

пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и

биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение

пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на

качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в

почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и

биологическими способами.

Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой

продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом

направлении уже были достигнуты определенные успехи и внедряются препараты

с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

5.2. Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотные дожди).

Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого

будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и

почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное

плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них

низкие.

Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и

верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды

распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное

подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате

хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных

количеств окислов серы, азота, углерода.

Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния,

взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой,

серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде

"кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами.

Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти,

углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная

деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу

окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что

это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и

грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём

представительных систематических измерений соединений загрязняющих

атмосферу веществ на больших территориях.

4.4 Влияние радиоактивных веществ

на растительный и животный мир

Некоторые химические элементы радиоактивны: их самопроизвольный распад и

превращение в элементы с другими порядковыми номерами сопровождается

излучением. При распаде радиоактивного вещества его масса с течением

времени уменьшается. Теоретически вся масса радиоактивного элемента

исчезает за бесконечно большое время. Время, по истечении которого масса

уменьшается вдвое, называется периодом полураспада. Для разных

радиоактивных веществ период полураспада изменяется в широких пределах: от

нескольких часов (у 41 Ar он равен 2 ч) до нескольких миллиардов лет (238U

- 4,5 млрд. лет)

Борьба с радиоактивным загрязнением среды может носить лишь

предупредительный характер, поскольку не существует никаких способов

биологического разложения и других механизмов, позволяющих нейтрализовать

этот вид заражения природной среды. Наибольшую опасность представляют

радиоактивные вещества с периодом полураспада от нескольких недель до

нескольких лет: этого времени достаточно для проникновения таких веществ в

организм растений и животных.

Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), радиоактивные

вещества с продуктами питания поступают в организм человека и могут

накапливаться в таком количестве, которое способно нанести вред здоровью

человека.

При одинаковом уровне загрязнения среды изотопы простых элементов (14С,

32З, 45Са, 35S, 3Н и др.) являющиеся основными слагаемыми живого вещества

(растений и животных), более опасны, чем редко встречающиеся радиоактивные

вещества, слабо поглощаемые организмами.

Наиболее опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137Сs образуются

при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с

отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием

90Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs

накапливается в мускулах замещая калий.

Излучения радиоактивных веществ оказывают следующее воздействие на

организм:

ослабляют облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость

к инфекциям и иммунитет организма;

уменьшают продолжительность жизни, сокращают показатели естественного

прироста из-за временной или полной стерилизации;

различными способами поражают гены, последствия которого проявляются во

втором или третьем поколениях;

оказывают кумулятивное (накапливающееся) воздействие, вызывая

необратимые эффекты.

Тяжесть последствий облучения зависит от количества поглощенной

организмом энергии (радиации), излученной радиоактивным веществом. Единицей

этой энергии служит 1 ряд - это доза облучения, при которой 1 г живого

вещества поглощает 10-5 Дж энергии.

Установлено, что при дозе, превышающей 1000 рад, человек погибает; при

дозе 7000 и 200 рад смертельный исход отмечается в 90 и 10% случаев

соответственно; в случае дозы 100 рад человек выживает, однако значительно

возрастает вероятность заболевания раком, а также вероятность полной

стерилизации.

Наибольшее загрязнение радиоактивного распада вызвали взрывы атомных и

водородных бомб, испытание которых особенно широко проводилось в 1954-1962

гг. К 1963 г., когдабыл подписан Договор о запрещении испытаний ядерного

оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой, в атмосфере уже

находились продукты взрыва общей мощностью свыше 170 Мт (это примерно

мощность взрыва 85000 бомб, подобных сброшенной на Хиросиму).

Второй источник радиоактивных примесей - атомная промышленность. Примеси

поступают в окружающую среду при добыче и обогащении ископаемого сырья,

использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках.

Наиболее серьезное загрязнение среды связано с работой заводов по

обогащению и переработке атомного сырья. Большая часть радиоактивных

примесей содержится в сточных водах. Которые собираются и хранятся в

герметичных сосудах. Однако 85Кr,133 Хе и часть 131 I попадают в

атмосферу из испарителей, используемых для уплотнения радиоактивных

отходов. Тритий и часть продуктов распада (90Sr, 137Cs, 106 Ru, 131 I)

сбрасываются в реки и моря, вместе с малоактивными жидкостями (небольшой

завод по производству атомного горючего ежегодно сбрасывает от 500 до 1500

т воды, зараженной этими изотопами). Согласно имеющимся оценкам, к 2000 г.

ежегодное количество отходов атомной промышленности в США достигнет 4250 т

(что эквивалентно массе отходов, которые могла бы образоваться при взрыве 8

млн. бомб типа сброшенной на Хиросиму). Для дезактивации радиоактивных

отходов до их полной безопасности необходимо время, равное премерно20

периодам полураспада (это около 640 лет для 137Сs и490 тыс. лет для 239

Ru). Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых

хранятся отходы, в течение столь длительных интервалов времени.

Таким образом, хранение отходов атомной энергетики представляется

наиболее острой проблемой охраны среды от радиоактивного заражения.

Теоретически, правда, возможно создать атомные электростанции с практически

нулевым выбросом радиоактивных примесей. Но в этом случае производство

энергии на атомной станции оказывается существенно дороже, чем на теловой

электростанции.

Поскольку производство энергии, основанное на ископаемом топливе (уголь,

нефть, газ0, также сопровождается загрязнением среды, а запасы самого

ископаемого топлива ограничены, большинство исследователей, занимающихся

проблемами энергетики и охраны среды пришли к выводу: атомная энергетика

способна не только удовлетворять все возрастающие потребности общества в

энергии, но и обеспечить охрану природной среды и человека лучше чем это

может быть осуществлено при производстве такого же количества энергии на

основе химических источников (сжигания углеводородов). При этом особое

внимание следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного

загрязнения среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности

обеспечить независимость органов по контролю за выбросами от ведомств,

ответственных за производство атомной энергии.

Установлены предельно допустимые дозы ионизирующей радиации, основанные

на следующем требовании: доза не должна превышать удвоенного среднего

значения дозы облучения, которому человек подвергается в естественных

условиях. При этом предполагается, что люди хорошо приспособились к

естественной радиоактивности среды. Более того, известны группы людей,

живущих в районах с высокой радиоактивностью, значительно превышающей

среднюю по земному шару (так в одном из районов Бразилии жители за год

получают около 1600 мрад, что в 10-20 раз больше обычной дозы облучения). В

среднем доза ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем

планеты, колеблется между 50 и 200 мрад, причем на долю естественной

радиоактивности (космические лучи) приходится около 25 млрд.

радиоактивности горных пород - примерно 50-15- мрад. Следует также

учитывать те дозы, которые получает человек от искусственных источников

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8