<<
>>

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ


Загрязнением в узком смысле считается привнесение в ка- кую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.

Необходимо понять, что с экологических позиций те или иные компоненты вносятся не просто в воду, атмосферный воздух или почву — объектом загрязнения всегда является экосистема (биогеоценоз). Кроме того, избыток одних веществ в природной среде или просто наличие в ней других веществ (новых примесей) означает изменение режимов экологических факторов, поскольку вредные вещества по сути дела являются экологическими факторами. Следовательно, режим этих факторов (или их состав) отклоняется от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы обмена веществ, снижается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биоценоза в целом.
Таким образом, загрязняющим агентом может быть любое вещество, находящееся в составе воздуха, воды, почвы. Вещества, входящие в состав окружающей среды, называют ингредиентами. Ингредиенты могут иметь как природное (например, вулканические извержения, пыльца растений, поднимаемая ветром пыль и т. п.), так и антропогенное (в результате деятельности Общества) происхождение.
Загрязнение среды — сложный, многообразный процесс. Химические соединения, находящиеся в отходах производств, оказываются обычно там, где изначально их не было. Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с мо-
лекулами, входящими в состав тканей живого организма, или активно окисляться на воздухе. Понятно, что такие вещества оказываются ядами по отношению ко всему живому.
Отрицательные влияния изменения качества внешней химической среды на метаболизм живых организмов в последнее время получили название «экологических ловушек». ВТ качестве примера такой ловушки приводят воздействие метилртути (CH3Hg+) на физиологические процессы в организме человека (болезнь «Минамата»), а также влияние некоторых пестицидов (средств защиты растений; от лат. пестис — зараза, циде — убиваю). Так, например, известное вещество диизопропилфтор- фосфат (ДФФ) оказывает инактивирующее влияние на фермент ацетилхолинэстеразу, выполняющий важную роль ингибирования ацетилхолина, накапливающегося при нейрохимических процессах в нервных тканях. Ядохимикаты опасны не только для тех видов, против которых они используются. Применение их в хозяйственных целях может приводить к сильному загрязнению среды и нежелательным последствиям. В свое время открытие инесектицидных свойств дихлордифенилтрихлорэта- на (ДДТ) было оценено Нобелевской премией. Его мировое производство в течение почти 30 лет достигало ежегодно 100 тыс. т, а применение спасало урожаи многих сельскохозяйственных культур, а также и лесные насаждения. Препараты ДДТ создавали помехи в экосистемах для экономически вредных консументов, защищали урожаи, но сам ДДТ и некоторые примеси в препаратах, помимо токсичности Для теплокровных животных, обладают способностью прогрессивно накапливаться в звеньях пищевых цепей. Есть данные, что при попадании препаратов, близких к ДДТ, в воду в количестве' 014 части на миллион его содержание в планктоне составляет уже 0,5 частей на миллион, а в мышцах рыб — 221 часть, т.
е. возрастает более чем в IO4 раз. Неожиданно ДДТ обнаружили в тканях пингвинов в Антарктике, где его никогда не применяли. Сейчас его использование запрещено.
Особенно опасными являются диоксины, которые называют суперэкотоксикантами в силу их чрезвычайно высокой токсичности и биологической активности. Диоксины — это группа веществ, которая включает дибензо-1,4-диоксины (ПХДД), дибензофураны (ПХДФ) и бифенилы (ПХБФ). В эту группу входят сотни хлор-, бром- и хлорброморганических циклических эфиров, Диоксины образуются во многих технологических процессах — от целлюлозно-бумажного, металлургического и других производств до биологической очистки сточных вод и хлорирования питьевой воды, сжигания отходов, сгорания топлива в двигателях.
Эти вещества по своей токсичности превосходят соединения тяжелых металлов, хлорорганические пестициды (ДДТ, гекса-
хлоран и пр.), а по канцерогенностит— ароматический углеводород бензпирен.
Диоксины способны накапливаться в организме, вызывая, наряду с острыми, хронические отравления и являясь причиной многих тяжелых заболеваний: перерождения кожи и слизистых оболочек, нарушений в развитии плода у женщин, разрушения печени, злокачественных новообразований. Они также могут быть причиной иммунодефицита, и в этом смысле их иногда сравнивают с вирусом СПИД.
Перечень «экологических ловушек» можно дополнить примером с нитратами и нитритами, связанными с широким применением в качестве удобрений нитратов в сельском хозяйстве. Нитраты — соли азотной кислоты (селитры). В качестве агентов азотного питания растений применяются натриевая селитра (ЫаЫОз), калийная (KNO3), аммонийная (NH4NO3) и некоторые другие виды селитр. Интенсивное поступление нитратов в растения приводит к тому, что они не полностью включаются в обменные процессы и накапливаются в листьях, стеблях и корнях, причем избыток частично восстанавливается до аммиака.
Непосредственно для растений избыток нитратов значительной опасности не представляет, но при попадании в организм теплокровных с пищей они превращаются в значительно более токсичные нитриты, вступающие во взаимодействие с аминами и амидами (продуктами взаимодействия аммиака с радикалами или металлами). В результате возможно образование нитрозо- соединений — нитрозаминов и нитрозамидов.
Накопление в организме человека нитратов при длительном употреблении такой растительной пищи вызывает тяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства. В крови нитраты превращают двухвалентное железо гемоглобина в трехвалентное, что нарушает перенос кислорода от легких к тканям. Что касается нитрозосоединений, то в ряде случаев они способны вызывать злокачественные новообразования, рак желудка, лейкоз. Поступление нитратов в организм в дозе более 5 мг на I Kr массы тела уже является опасным. Суточная доза поступающих в организм с пищей нитратов не должна превышать 320 мг, а нитритов — 9 мг.
Другим примером «экологической ловушки» являются радиоактивные отходы, содержащие радионуклиды. Последние поступают в окружающую среду с промышленными отходами или с радиоактивными выбросами атомной энергетики. Под радиоактивными отходами понимают непригодные к использованию жидкие и твердые материалы и предметы, содержащие радионуклиды, или побочные биологически и/или технически вредные вещества, содержащие образовавшиеся в результате технической деятельности радионуклиды.
Радионуклиды — это те изотопы элементов, которые испускают радиоактивное излучение, способное выбивать электроны из атомов и присоединять их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов. Такое излучение называют ионизирующим. У некоторых веществ все изотопы являются радиоактивными. Таковыми, в частности, являются технеций, прометий, а также все элементы таблицы Д. И. Менделеева, начиная с полония и кончая трансурановыми.
Большой вклад в радиационное загрязнение среды внесли испытания атомного оружия, которые привели к выпадению осадков, содержавших радионуклиды.
Экологическое значение имеют три вида ионизирующего излучения: корпускулярное (два вида) и электромагнитное.
Корпускулярное излучение — это поток частиц, представляющих собой ядра гелия (альфа-излучение) или быстрых электронов (бета-излучение). Электромагнитное ионизирующее излучение — это гамма-излучение и близкое к нему рентгеновское. Альфа- и бета-излучение оказывают воздействие на организм, в основном будучи им поглощенными, а испускающие их вещества относят к «внутренним» излучателям, в то время как гамма-излучение может оказывать воздействие на организм, находясь вне его.
Ионизирующее излучение оказывает наибольшее воздействие на высокоразвитые организмы, в первую очередь — на человека. Наиболее устойчивы к нему микроорганизмы. Экспериментальные исследования показали, что вблизи мощных источников гамма-излучения (кобальт-60, цезий-137) с активностью 3,7- IO14 Бк (10 тыс. Ки) не выживает ни одно высшее растение или животное. Воздействия различных радионуклидов на организм отличаются значительным разнообразием, хотя в целом для них типичны мутагенный и бластомогенный эффекты.
Например, при низких дозах иода-131 нарушаются функции щитовидной железы, а при высоких — образуются злокачественные опухоли.
Другой опасный радионуклид — стронций-90, который образуется в ядерных реакторах и в результате ядерных испытаний. Он поступает в организм через желудочно-кишечный тракт, легкие, кожные покровы, накапливается в скелете и мягких тканях. Стронций вызывает патологические явления в крови, ведет к внутренним кровоизлияниям, деструкции костного мозга. В отдаленные сроки после поражения (в последующих поколениях) возможны опухоли, лейкозы.
Последствия загрязнения далеко не всегда ощущаются сразу. Скачкообразным проявлениям загрязнения нередко предшествуют скрытые, не обнаруживаемые сразу формы. Именно поэтому необходима своевременная индикация загрязнения в самые начальные его моменты.
Ho загрязнение — это не только поступление в природную среду вредных веществ. При отводе воды от систем охлаждения в водные объекты возникает изменение естественного режима температуры в этом объекте, представляющее собой тепловое загрязнение. Причем тепловое загрязнение — это не обязательно повышение температуры воды, возможно и ее понижение. Важно именно то, что меняется режим температуры. Известны факты, когда сброс теплых вод создавал тепловой барьер для рыб на их путях к нерестилищам.
В отличие от химического (ингредиентного) загрязнения, подобные формы представляют собой физическое (или параметрическое) загрязнение, связанное с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды. Наряду с тепловым (термальным), опасными видами загрязнения являются световое— нарушение естественного режима освещенности в том или ином месте в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни животных и растений; шумовое — в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня; вибрационное; электромагнитное, возникающее в результате изменения электромагнитных свойств среды из-за наличия линий электропередач, мощных электроустановок, разного рода излучателей и приводящее к местным и глобальным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах; радиоактивное — превышение естественного уровня содержания радиоактивных веществ в окружающей среде.
Биологическое загрязнение может быть не менее опасным: достаточно вспомнить эпидемии таких болезней, как холера, грипп или чума, возбудителями которых являются микроорганизмы (микробиологическое загрязнение)—бактерии, вирусы. Недостаточно очищенные и обезвреженные бытовые сточные воды содержат большой комплекс патогенных микроорганизмов, вызывающих кожные, кишечные и иные заболевания. В ряде случаев случайно интродуцированные (переселенные) в новые экосистемы животные или растения (макробиологиче- ское загрязнение) могут приносить большой ущерб хозяйству. Так случилось, например, в Европе с американским колорадским жуком, ставшим здесь массовым вредителем пасленовых. Европа «отплатила» Америке случайным заносом в дубовые леса непарного шелкопряда, который быстро размножился, найдя свою экологическую нишу, и на долгие годы стал опасным вредителем.
С кибернетических позиций загрязнение представляет собой комплекс помех в экосистемах, воздействующих на потоки энергии и информации в пищевых (энергетических) цепях. Ho эти помехи бесконечно превышают приспособительные возможности организмов, определяемые эволюционно выработанной на уровне популяций нормой реакции, т. е. экологическим стандартом. Поэтому, в отличие от естественных помех, помехи антропогенные очень часто ведут не к отбору, а к массовой нестатистической элиминации (вымирания) организмов.
К настоящему времени на Земле практически не осталось экологических систем, не подверженных в той или иной мере антропогенному воздействию. Наряду с помехами, возникающими в экосистемах в качестве косвенных последствий тех или иных мероприятий, в ряде случаев человек создает направленные помехи в каналах информации между компонентами экосистем. Наиболее типичным является направленное загрязнение среды ядохимикатами специально для уничтожения хозяйственно вредных насекомых (инсектициды), грибов (фунгициды), травянистых (гербициды) и кустарниковых (арбори- циды) сорняков и др. Применение последних означает воздействие на уровень продуцентов, а следовательно, и на все пищевые цепи, связанные именно с уничтожаемыми растениями- сорняками. При этом происходит воздействие на все уровни организации жизни — от биогеоценоза в целом до популяций и отдельных индивидуумов (рис. 2.25).
Классическим примером использования направленных помех является защита дубовых лесов в США от непарного шелкопряда. В одном из вариантов защиты лесов использовали то обстоятельство, что небольшой подвижный самец находит более крупную малоподвижную самку по запаху выделяемого ею привлекающего вещества, причем на довольно значительном расстоянии (десятки и сотни метров). Путем специальных исследований ученым удалось идентифицировать химический состав этого вещества (аттрактанта) и создать его искусственный аналог. Этим аналогом пропитывали (или покрывали) мелкие кусочки специальной бумаги, которые рассеивали над лесами с самолетов, создавая тем самым запаховый фон и препятствуя ориентированию самцов в поисках самок.
Помехи можно разделить условно на предельные и допредельные (частичные) на уровне экосистем (биогеоценозов) .
Например, уничтожение ядохимикатами хозяйственно значимых вредителей в лесах, отстрел части популяций животных, вылов отдельных видов промысловых рыб — это частичные помехи, поскольку они влияют лишь на отдельные звенья пищевых цепей, не затрагивая пищевых сетей в целом. Чем сложнее пищевая сеть, структура экосистемы, тем значимость таких помех меньше, и наоборот. В то же время выброс и сброс в атмосферу или воду химических ксенобиотиков, например оксидов серы, азота, углеводородов, соединений фтора, хлора, тяжелых металлов, радикально меняет качество среды, создает помехи на уровне продуцентов в целом, а значит, и ведет к полной



деградации экосистемы: так как погибает основной трофический уровень — продуценты.
В индустриальных районах присутствие в почве тяжелых металлов приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, в частности продукция пшеницы снижается на 20—30, картофеля — до 47, сахарной свеклы — на 35%.
Вырубка древостоев или распашка целинной степи означает полное уничтожение бывшей на этом месте экосистемы. В лучшем случае после этого на месте уничтоженных возникают новые, хотя и менее продуктивные экосистемы, в худших — происходит эрозия почв, опустынивание. Последнее типично отнюдь не только для засушливых и жарких районов. Подобные песчаные безжизненные пустыни имеются, например, на Кольском полуострове — в тех местах, где были вырублены или сгорели сосновые леса.
Следует отметить, что разрушение экосистем означает и деградацию биосферы в целом, снижение ее общей продукции. Вырубка лесов, эрозия почв, замещение природных ландшафтов горными выработками, водохранилищами, урбанизированными * территориями снижает общую биомассу фотосинтетиков, на значительных площадях может Прерывать процессы биотического круговорота. Источником комплекса помех являются шахтные отвалы и терриконики, в которых происходят сложные физико-химические процессы с выделением вредных веществ в атмосферу, воду и почву. Возможно самовозгорание терри- коников. В некоторых случаях загрязнение принимает самые неожиданные формы. Например, опасным источником загрязнения водоемов в США оказалась спортивная охота, и даже велась борьба за запрещение использования свинцовой дроби, поскольку водоплавающие птицы принимают ее за гравий и семена растений. Считается, что ежегодно в США от отравления свинцом погибают 2,4 млн водоплавающих птиц (примерно 2,5 % от всех пролетных), поскольку за охотничий сезон на дне водоемов остается около 3 тыс. т свинцовой дроби **.
С экологических позиций спортивная охота на млекопитающих и птиц представляет собой активную форму воздействия на популяции, которую можно также рассматривать в качестве комплекса помех, а значит и загрязнения. Это, прежде всего,— образование фактора беспокойства (шум, запахи), нарушение оптимального баланса популяций, их численности и плотности,, возрастной и сексуальной структуры. Так, для популяции дикой утки одинаковые последствия (распад популяции) наступят и в том случае, если из нее изъято особей больше, чем можно (пе- репромысел), и если тростниковые заросли, среди которых она гнездится, будут уничтожены при заготовке тростника для промышленно-хозяйственных нужд, и если водный объект, где обитает популяция утки и присутствует популяция тростника, окажется загрязненным промышленными стоками, и если яйца в гнездах начнут уничтожаться хищниками, например интроду- цированной енотовидной собакой.
Аналогично — для популяций осетровых рыб одинаковые последствия наступят в результате перепромысла, загрязнения отходами и перекрывания русла реки плотиной, не оборудованной рыбоходом. Все эти совершенно различные по происхождению и природе воздействия (факторы) имеют объединяющий их признак: они являются нестатистическими помехами в экологических системах и популяциях и ведут к одному и тому же результату— снижению продуктивности популяции, экосистемы, а далее — и к их распаду*.
Загрязнение окружающей среды — это любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии с непременным следствием в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы.
Рассматривая загрязнение как комплекс помех, его можно классифицировать следующим образом (рис. 2.26):
ингредиентфое (химическое) загрязнение, представляющее собой совокупность веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам;
параметрическое (физическое) загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды;
биоценотическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов;
стациально-деструкционное загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования, связанном с оптимизацией природы в интересах человека.
Другая классификация загрязнения предложена Р. Парсоном и включает в себя тип загрязнения, его характер, источники, последствия и меры контроля. Так, он выделяет следующие типы загрязнителей [*******]:
сточные воды и другие нечистоты, поглощающие кислород; носители инфекций;
вещества, представляющие питательную ценность для растений;

Рис. 2.26. Классификация загрязнения экологических систем
Рис. 2.26. Классификация загрязнения экологических систем



органические кислоты и соли;
минералы и неорганические кислоты и соли;
твердый сток;
радиоактивные вещества.
Резюмируя изложенное, можно кратко сформулировать последствия загрязнения следующим образом. Ухудшение качества окружающей среды для живых ор- ганизмов, т. е. д е т е р и о р а ц и я. Образование нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств, приложенных человеком к добыче и заготовке сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере. Необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физико-химические параметры среды. Потери плодородных земель, снижение продуктивности экологических систем и биосферы в целом. Прямое или косвенное ухудшение физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.
Поэтому защита окружающей среды от загрязнения является одной из ключевых в общей проблеме оптимизации природопользования, сохранении качества среды для настоящего и будущих поколений людей.
Выше указывалось, что в основе жизни находится обмен веществом между организмом и окружающей его средой, представляющий собой совокупность химических (биохимических) процессов. В конечном счете живой организм — это сложная химическая «машина», осуществляющая ассимиляцию, трансформацию и диссимиляцию химических элементов, входящих в состав сложных органических и неорганических соединений. В то же время экологическая система как структурная часть биосферы, являющаяся источником требуемых организму материальных ресурсов, представляет собой химическую среду обитания. От соответствия химического состава биосферы требованиям живых организмов зависит жизнедеятельность последних. На уровне экосистемы и биосферы в целом также происходят непрерывные физико-химические процессы, в общем случае представляющие собой биогеохимические циклы. Составным элементом последних является биотический круговорот, т. е. та часть биогеохимических циклов, в которой непосредственно участвуют живые организмы. Взаимодействие живого и неживого на глобальном уровне лежит в основе учения В. И. Вернадского о биосфере.
Деятельность общества оказалась в настоящее время мощной геологической, геофизической, геохимической силой, радикально трансформирующей химию биосферы. Причем большинство современных специалистов связывают эти изменения с процессами загрязнения твердой, жидкой и газообразной составляющих биосферы. Разумеется, загрязнение нельзя сводить только к поступлению новых химических соединений в экосистемы в результате преобразования масс вещества в процессе промышленного производства и утилизации энергоносителей. Человек влияет на биогеохимические циклы не только на экоси- стемном, но и на биосферном, а также на планетарном и околоземном космическом уровне. 
<< | >>
Источник: Стадницкий Г. В., Родионов А. И.. Экология: Учеб. пособие для вузов - 3-е изд. 1997 {original}

Еще по теме ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ:

  1. Плата за загрязнение окружающей среды
  2. Методология оценки воздействия загрязнения окружающей среды на здоровье населения
  3. Методы оценки воздействия загрязнения окружающей среды на здоровье населения
  4. Мероприятия по защите населения и территорий в условиях электромагнитного загрязнения окружающей среды
  5. Тема III. ВИБРОАКУСТИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ (ИЗЛУЧЕНИЯ, ПОЛЯ) ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: МЕХАНИЗМ ЯВЛЕНИЯ, НОРМИРОВАНИЕ И ЗАЩИТА
  6. Защита населения и территорий в условиях электромагнитного загрязнения окружающей среды техногенными источниками
  7. Тема IV. НЕИОНИЗИРУЮЩИЕ И ИОНИЗИРУЮЩИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ (ИЗЛУЧЕНИЯ, ПОЛЯ) ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: МЕХАНИЗМ ЯВЛЕНИЯ, НОРМИРОВАНИЕ, БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЗАЩИТА
  8. 1. Организационные и правовые основы охраны окружающей природной среды 1. 1. Государственная политика защиты окружающей среды
  9. Экологическая эпидемиология как наука, изучающая количественные зависимости между неблагоприятными факторами окружающей природной среды и состоянием здоровья населения
  10. Защита населения и территорий при авариях на радиационно (ядерно) опасных объектах с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду Аварии на радиационно (ядерно) опасных объектах и радиоактивное загрязнение окружающей среды
  11. МЕДИЦИНСКАЯ ЭКОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА, ИЛИ МЕДИЦИНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
  12. ЭКОНОМИКА: ИЗЪЯТИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ
  13. Контроль качества окружающей среды
  14. НАЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
  15. Влияние загрязнения среды на здоровье людей
  16. ОХРАНА ЗЕМЛИ И ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
  17. Тема 3. Состояние окружающей средыи здоровье человека
  18. Порядок назначения нормативов платы за загрязнение природной среды
  19. НОРМАТИВНО-ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
  20. Технико-экономический анализ ущерба окружающей среды