книги / Промышленный экологический анализ

зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт относят к катего­ рии наиболее опасных источников загрязнения атмосферного воздуха на урба­ низированных территориях. Например, на концентрацию оксида углерода в приземном слое атмосферы значительное влияние оказывают рельеф дороги и режим движения автомашин. При ускорении и торможении в отработавших га­ зах увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз.

Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/ч. Выбросы оксидов азота максимальны при отно­ шении воздух : топливо 16: 1.

В районах развитого сельскохозяйственного производства наибольшую опасность представляют средства защиты растений, только 10 % которых при распылении достигают цели, попадая на обрабатываемые растения; остальное разносится ветром и загрязняет атмосферу, почву и водоемы. Так, например, следы ДДТ (широко распространенного пестицида) были обнаружены далеко за пределами районов его применения - во льдах Антарктиды.

Значительными источниками загрязнения атмосферного воздуха стали крупные животноводческие фермы и птицефабрики. Основными вредными веществами, выбрасываемыми этими предприятиями, являются аммиак и его производные, сероводород, оксиды азота, дурнопахнущие вещества (индол, скатол и др.).

К антропогенным видам загрязнения атмосферного воздуха, кроме опи­ санных выше, относится радиоактивное загрязнение.

Радиоактивное загрязнение атмосферы обусловлено как процессами, про­ исходящими в природе, так и деятельностью человека. Природная радиоактив­ ность называется естественной, а вызванная деятельностью человека - искусст­ венной. Естественные радиоактивные элементы, попадающие в атмосферный воздух, образуются как вследствие радиоактивного распада урана, тория и ак­ тиния, находящихся в горных породах, так и при взаимодействии космического излучения в стратосфере с ядрами атомов химических элементов. В результате диффузии и обмена продукты радиоактивного распада с почвенным воздухом попадают в атмосферу. Следует отметить, что все встречающиеся в природе элементы, атомные номера которых больше 83, - радиоактивны. Большинство естественных радиоактивных изотопов образуются главным образом в верхних слоях атмосферы.

Ежегодно в мире добывается около 10 тыс. т породы, содержащей естест­ венные радиоактивные элементы. До 70 % радиоактивных веществ остается в отвалах, откуда ветром они разносятся на большие расстояния. В значительных количествах радиоактивные вещества попадают в атмосферу при сжигании ор­ ганического топлива, внесении в почву удобрений и выветривании их из нее.

К стационарным источникам загрязнения атмосферного воздуха радиоак­ тивными веществами относятся предприятия по переработке ядерных материа­ лов и атомные электростанции, а к передвижным - транспортные средства (ко­ рабли, ракеты). Атомные электростанции в случае аварии могут привести к за­ грязнению атмосферного воздуха стронцием-90, цезием-137, тритием, углеро­ дом-14, йодом-129, криптоном-85 и другими радиоактивными элементами. Ве­ роятность аварий на атомных электростанциях мала, но опасность при ее воз­ никновении чрезвычайно велика. Поэтому при проектировании, строительстве и эксплуатации атомных электростанций должны строго соблюдаться все тре­ бования безопасности, предусмотренные соответствующими нормативными документами.

Загрязнение атмосферного воздуха радиоактивными веществами в окрест­ ностях размещения атомной электростанции возможно при проведении ре­ монтных работ, в результате образования дефектов в конструкционных мате­ риалах при эксплуатации. В атмосферный воздух от атомной электростанции могут поступать продукты нейтронной активации коррозирующих конструкци­ онных и других элементов: кобальт-58, хром-51, железо-55, -59, медь-64, цинк65, серебро-110, цезий-134, натрий-22, -24 и др. (следует отметить, что в про­ дуктах ядерного взрыва эти изотопы отсутствуют).

Серьезную опасность как возможный источник загрязнения атмосферного воздуха радиоактивными элементами представляют промышленные предпри­ ятия по переработке ядерного горючего и отходов ядерных реакторов. Химиче­ ские процессы и мегоды переработки отработанного ядерного горючего, радио­ активных продуктов в целях 'безопасности строго регламентированы. Опас­ ность воздействия радиоактивных элементов убывает со временем и зависит от

периода полураспада изотопа - промежутка времени, за который число радио­ активных атомов уменьшается вдвое. Так, мощность излучения после одного периода сокращается в два раза, после двух - в 4, а после десяти периодов по­ лураспада будет составлять менее 0,1 %. Наибольшую опасность представляют изотопы с большим периодом полураспада, так как они дольше могут воздейст­ вовать на живые организмы. Короткоживущие изотопы быстро распадаются и становятся безопасными, даже не достигая объекта воздействия.

Врёзультате деятельности человека по использованию энергии атомного ядра в мирных и военных целях радиоактивное загрязнение атмосферного воз­ духа заметно увеличилось. Загрязнение атмосферы в результате испытаний ядерного оружия носит глобальный характер, потому что радиоактивные аэро­ золи распространяются в пределах нижних слоев атмосферы.

1.1.2.Источники загрязнения пресноводных водоемов и водотоков

Вестественных условиях химический состав вод регулируется природны­ ми процессами,поддерживающими равновесие между поступлением химических элементов в воду и выведением их из нее. Лишь на отдельных (обычно неболь­ ших) участках наблюдаются аномальные концентрации некоторых элементов. Однако существует очень важный фактор, который вносит коррективы в при­ родные процессы и часто сильно изменяет состав природных вод. Этот фак­

тор - хозяйственная деятельность человека.

Антропогенное изменение химического состава вод обусловлено попада­ нием в гидросферу огромного количества сточных вод, содержащих отходы промышленного и сельскохозяйственного производства, коммунально-бытовые стоки. Компоненты сточных вод уменьшают в реках, озерах и грунтовых водах количество растворенного кислорода, изменяют условия разложения органиче­ ских веществ, увеличивают концентрации азота, фосфора, металлов, приводят к появлению чужеродных соединений - хлорорганических соединений и ядохи­ микатов, что, в конечном счете, значительно ухудшает качество воды.

Проблема качества воды в той или иной степени коснулась всех развитых в экономическом отношении стран. В настоящее время вследствие загрязнения природных вод в ряде стран отмечается недостаток чистой воды. Качество при­ родных вод во многих районах Земли ухудшилось настолько, что использовать их для водоснабжения невозможно. И это объясняется не только ростом безвоз­ вратного водопотребления, хотя оно неуклонно растет, а возрастанием объема сточных вод, поступающих в водные бассейны. Для разбавления 1 м3 неочи­ щенных сточных вод необходимо 20 - 30 м3 (а в некоторых случаях на 3-5 по­ рядков выше) чистой природной воды. В настоящее время около половины всех сточных вод мира сбрасывается в реки и моря неочищенными.

Ежегодно речной сток выносит в Мировой океан 2,3 млн. т свинца, 1,6 млн. т марганца, 6,5 млн. т фосфора, 320 млн. т железа. В реки сбрасывают сер­

ную кислоту и ее соли, фенолы, пестициды, поверхностно-активные вещества, ядохимикаты, отходы радиоактивного производства.

Одним из особенно неблагоприятных последствий загрязнения водоемов является их ускоренное эвтрофирование, сопровождающееся, в частности, рос­ том концентрации в воде биогенных элементов, которые сами по себе пред­ ставляют угрозу для здоровья населения. Эвтрофирование - повышение биоло­ гической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных или естественных факто­ ров. Установлено, что главным источником биогенных элементов в поверхно­ стных водах являются удобрения.

Максимальное количество загрязняющих веществ поступает в природные воды с промышленными сточными водами, имеющими разнообразный состав и большие объемы. Количество и качественный состав промышленных стоков определяются производительностью и технологией каждого предприятия.

Энергетика является промышленностью, потребляющей огромное количе­ ство свежей воды, 99% которой используется на производство электрической и тепловой энергии. Ежегодно используется около 30 млрд, м3 воды. 65 - 70% от этого объема экономится за счет использования оборотного водоснабжения. Со сточными водами в водные объекты сбрасываются взвешенные вещества, неф­ тепродукты, хлориды, сульфаты, соли тяжелых металлов, сероводород, капро­ лактам, формальдегид.

Большая часть воды используется для охлаждения агрегатов, в связи с чем электростанции являются источниками теплового загрязнения. Другим круп­ ным потребителем воды, загрязняющим водоемы, является система гидрозоло­ удаления ТЭЦ, использующая твердое топливо - угли, сланцы, торф.

Огромный вред наносят рекам и водоемам стоки целлюлозно-бумажной промышленности: в сточных водах целлюлозно-бумажного комбината средней мощности содержится такое же количество органических веществ, как в сточ­ ных водах города с населением в 2,5 млн. человек. Загрязненные сточные воды предприятий отрасли характеризуются наличием сульфатов, хлоридов, нефте­ продуктов, фенолов, формальдегидов, метанола, фурфурола, диметилсульфида и др. Высокое содержание органических веществ способствует острому дефи­ циту растворенного в воде кислорода (до 0,59 мг С^/л) и образованию серово­ дорода (до 0,07 %).

Не менее опасно загрязнение природных вод стоками нефтяной и газовой промышленности. Содержание в воде нефти в количестве 0,2 - 0,4 мг/л придает ей запах керосина, который не устраняется даже при хлорировании. Довольно быстро загрязняются нефтью воды не только внутренних водоемов, но и Миро­ вого океана. Нефть наносит колоссальный вред многим водным организмам, так как она покрывает воду тонкой пленкой и препятствует проникновению в воду кислорода, что приводит к их массовой гибели. В то же время в объеме сточных вод доля нефтедобывающих предприятий незначительна, при нефте­

добыче используется до 2% от всего объема свежей воды, потребляемого про­ мышленностью Россини 0,1% сбрасывается в поверхностные водоемы. Доля сточных вод нефтеперерабатывающей промышленности, поступающих в водо­ емы, составляет 13%. В этих сточных водах содержится значительное количе­ ство нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжелых металлов.

Специфическими токсическими свойствами обладают сточные воды'ст^л-

бых, сернокислотных, азотно-туковых заводов, электрохимических произ­ водств. заводов черной металлургии, машиностроительных предприятий, руд­ ников по добыче цветных металлов. В составе сточных вод перечисленных производств присутствуют разнообразные химические элементы - свинец, цинк, медь, никель, ртуть. Эти стоки содержат оксиды, гидроксиды и соли тя­ желых металлов, цианиды, щелочи, мышьяк. Столь же опасны сточные воды

химических, коксохимических, газосланцевых предприятии, содержащие смоли­ стые вещества, фенолы, меркаптаны, органические кислоты, альдегиды, спир­ ты, красители.

Значительно загрязняют природные воды предприятия горнодобывающей промышленности. Предприятиями отрасли сбрасывается в среднем 81% сточ­ ных вод, требующих очистки. В основном это минерализованные, с высоким содержанием железа и взвешенных частиц шахтные воды. Со сточными водами угольной промышленности поступает большое количество взвешенных ве­ ществ, сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов, железа, меди, никеля, алюминия, кобальта, магния, марганца, формальдегидов и др.

Значительное количество загрязняющих веществ сбрасывается в природ­ ные водоемы с коммунально-бытовыми стоками, сточными водами городов и населенных пунктов. Бытовые стоки имеют сравнительно постоянный состав, но характеризуются неравномерностью поступления, что затрудняет работу систем водоотведения и водоподготовки.

Одними из опасных загрязняющих водные ресурсы веществ стали синте­ тические поверхностно-активные вещества (СПАВ), которые все шире приме­ няются в быту и промышленности. Выполняя роль эмульгаторов, вспенивателей и смачивателей, они образуют на поверхности воды обильную пену, по­ крывающую большие площади. ПАВ снижают способность воды к насыщению кислородом, парализуют деятельность микроорганизмов, разрушающих орга­ нические вещества, а сами плохо поддаются биохимическому разложению.

В последнее время большое внимание уделяется проблеме поверхностного стока с территории городов. По степени загрязненности поверхностный сток с городских территорий соответствует бытовым сточным водам, а в некоторых случаях даже превосходит его. Поверхностный сток формируется за счет выпа­ дения атмосферных осадков и поливомоечных вод. Его состав зависит от ин­ тенсивности и количества выпадающих осадков, от продолжительности пред­ шествующего периода сухой погоды. Качественная и количественная характе-

рисгики стока зависят от благоустройства городских территорий. Наиболее ха­ рактерным компонентом поверхностного стока являются взвешенные вещества, содержание которых может колебаться от 130 до 11 300 мг/л и более.

Помимо взвешенных веществ в состав поверхностного стока входят раз­ личные растворенные химические вещества и биогенные элементы. Органиче­ ское вещество в поверхностном стоке имеет разнообразный состав, что затруд­ няет его химическую характеристику. Поэтому оценку уровня загрязнения про­ изводят косвенным образом, используя тест на биохимическую потребность в кислороде (ВПК5), который позволяет определить количество кислорода, рас­ ходуемого в процессе бактериального разложения органического вещества при стандартных условиях. Для этой же цели используют тест на химическую по­ требность в кислороде (ХПК), но он характеризует общее содержание органики и не дает представления о скорости потребления кислорода. ХПК дождевого стока может колебаться в пределах 30 - 1500 мг О: / л, а БПКз - в пределах 3-150 мг Ол/л.

Технологические процессы на предприятиях траиспортно^дорожного комплекса сопровождаются сбросом сточных вод, в составе которых в основ­ ном присутствуют взвешенные вещества и нефтепродукты (табл. 1.4). Поверх­ ностный сток с автомобильных дорог, кроме названных веществ, содержит хлориды, используемые для борьбы с гололедом. Среднегодовое поступление хлоридов за пределы дорог составляет 570 тыс.т.

Важным источником загрязнения водотоков и водоемов следует считать речиои транспорт9с которого поступают подсланевые воды, содержащие неф­ тепродукты, отработанные масла и канцерогенные полициклические углеводо­ роды, хозяйственно-бытовые стоки и сухой мусор с судов, нефть и другие жид­ кие и твердые отходы и т. д.

В последние годы в связи с интенсификацией сельскохозяйственного про­ изводства все большую значимость приобретает проблема загрязнения при­ родных вод поверхностным стоком с полей, пастбищ и других угодий, обрабо­ танных минеральными и органическими удобрениями. В нем содержится много соединений азота, фосфора, калия и других элементов питания растений. Ус­ ловно вещества, загрязняющие природные воды от объектов сельского хозяйст­ ва, делят на три группы:

- биогенные вещества, поступающие в реки и водоемы в результате вымы­ вания удобрений из почвы;

ядохимикаты (пестициды, инсектициды, гербициды и др.), смываемые с

.полей или распыляемые с самолетов; - продукты водной эрозии почв, включающие в себя органические и неор­

ганические вещества, а также ядохимикаты.

Особый вид загрязнения водных объектов - тепловое загрязнение, которое вызывается сбросом в реки и водоемы нагретой воды, используемой для охла­ ждения агрегатов промышленных предприятий или тепловых и атомных элек­ тростанций. В местах выхода теплых потоков в водоемы создаются зоньг, в ко­ торых температура выше, чем во всем водоеме: около 12°С зимой и 30°С летом. Это приводит к повышенному накоплению органических веществ в воде, что оказывает отрицательное влияние на биологическую жизнь водоемов. Тепловое загрязнение стимулирует рост водорослей, вызывающих «цветение» водоемов (массовое развитие фитопланктона, изменяющего окраску воды).

Огромную опасность для природных вод, а также для здоровья и жизни человека и животных представляют радиоактивные отходы. Особенно опасны радиоактивные элементы с продолжительным периодом полураспада, напри­ мер, стронций-90 или цезий-137 Накапливаясь в теле животных, они по трофи­ ческим цепям могут попасть в организм человека и причинить его здоровью вред.

Загрязнение водной среды наносит большой социально-экономический ущерб - растет заболеваемость людей и животных, ухудшается рост растений. Загрязненность природных вод разрушительно действует на железобетонные, металлические конструкции и водоводы, вызывая их коррозию и образование отложений.

Орошение сельскохозяйственных угодий загрязненной водой отрицатель­ но влияет на почву, что проявляется в ее засолонении, изменении физических, химических и физико-химических свойств, торможении биохимических про­ цессов в почве и клетках растений. В результате сброса сточных вод в реки уменьшается их прозрачность, возрастает минерализация, увеличивается со­ держание меди, хрома, никеля, сероводорода, нефти, фенола и т.д. Измененный химический состав прослеживается часто на значительном расстоянии от ис­ точников загрязнения.