При оценке экологических следствий жизнедеятельности городского населения ученые вывели так называемый экологический эквивалент современного человека. Это территория с частично или полностью разрушенными экосистемами, требуемая для обеспечения одного горожанина необходимыми условиями существования, а также для удаления отходов его жизнедеятельности. Например, для стран Балтийского региона она составляет от 4 до 12 га на человека. Если перемножить только эти минимальные 4 га на численность всех городских жителей планеты, мы получим территорию, равную 170 млн. км² — больше всей поверхности суши!

Почему на фоне относительного благополучия и экономического процветания, на фоне впечатляющих успехов научно-технического прогресса 60—70-х годов прошлого века возникает вопрос об устойчивом развитии цивилизации?

Потому что ученые и исследователи поняли: человечество подошло к некоему критическому пределу, столкнувшись в своем развитии с внешними границами.

Правда, поначалу такого рода ограничения воспринимались в основном как ресурсные. Однако занимавшие наиболее последовательные позиции экологи пришли к выводу, что границы эти определяются не столько ресурсами недр или доступными источниками энергии, сколько потенциальными возможностями биосферы по нейтрализации растущего антропогенного давления. А последнее неизбежно связано с достижением такого критического момента, когда этот ее потенциал окажется исчерпанным, что мы, по сути, и переживаем в настоящий период времени.

 При этом не справляющаяся с антропогенным прессом биосфера вступает в стадию своей деградации (поначалу, быть может, и обратимой), которая будет, очевидно, продолжаться до тех пор, пока не исчезнет самая ее причина — человеческая цивилизация, не сумевшая ввести свое развитие в приемлемое для окружающей среды русло. И все это может случиться намного раньше, чем разразится реальный кризис по какому-либо из жизненно важных для человечества ресурсов.

Человек в процессе своей хозяйственной деятельности постоянно подрывает сложившиеся природные взаимоотношения.

Классификация загрязняющих веществ и экологические нормативы

Промышленное загрязнение атмосферы, воды и почвы является главной причиной отрицательного влияния предприятий на окружающую среду.

Загрязняющие вещества различаются по степени опасности для здоровья человека. В нашей стране принята следующая классификация:

I класс - особо опасные вещества, например, ртуть, бенз(а)пирен, оксиды хрома;

II класс - опасные вещества, например, хлор, сероуглерод, сероводород, оксид кадмия;

III класс — мало опасные вещества, например, пыль, диоксид серы, цинк; IV класс - не опасные вещества, например, аммиак, оксиды углерода.

Вещества первого класса опасности в тысячи раз вреднее, чем вещества четвертого класса. В соответствии с учетом вредности определяются лимиты на разрешаемые выбросы в атмосферу, сбросы в водоемы и на рельеф местности, на размещение отходов, штрафы за их превышение, которые могут быть от 5 до 25 кратными.

С учетом степени опасности загрязняющих веществ для здоровья человека и состояния экосистем определяются экологические нормативы предельно допустимых нагрузок. Используются следующие нормативы.

ПДВ (предельно допустимый выброс)- это максимально возможная для данного источника за единицу времени масса выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Величина ПДВ зависит от местоположения источника по отношению к жилым районам, условий рассеивания, рельефа местности и т.д. Поэтому для одинаковых источников она может быть разной.

Единицей измерения ПДВ является масса загрязнителей в граммах, выбрасываемая за секунду, а если ПДВ для предприятия в целом, то в тоннах за год. Для предприятий нормы ПДВ пересматриваются не реже одного раза в 5 лет.

ПДЦ (предельно допустимая доза) - предельное количество вещества, попадание которого в организм не оказывает на него вредного действия. ПДД устанавливаются на отрезок времени (час, день, год) или единовременно (т.е. при разовом или постепенном поступлении и накоплении вещества в организме).

ПДК (предельно допустимая концентрация) - максимальная концентрация вещества в воде, почве, атмосфере, продуктах питания, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия. Применительно к атмосфере различают максимально разовую – ПДКм.р., в рабочей зоне – ПДКр.з. и среднесуточную – ПДКс.с.

 Первая является основной характеристикой опасности тех веществ, которые оказывают раздражающее воздействие в течение первых 30 мин.; вторая - характеризует вредное воздействие веществ при их накоплении в организме человека и определяется как среднесуточное значение в среднем за год; третья - это концентрация вредных веществ в воздухе, не вызывающая у работающих по 8 часов 5 раз в неделю, заболеваний или отклонений в состоянии здоровья в течение трудовой деятельности и в отдаленной перспективе.

Например, установленные в РФ ПДКс.с. (в мг/м³) для пыли (взвешенных частиц) составляет 0,15; для двуокиси серы - 0,05; для оксида углерода - 3; для двуокиси азота - 0,04. Те же данные для Японии и ФРГ: 0,1 и 0,15; 0,12 и 0,14; 12,5 и 14,0; 0,08 и 0,08.

ИЗА (индекс загрязнения атмосферного воздуха) — комплексный показатель загрязнения атмосферы, который рассчитывается по сумме пяти главных загрязняющих веществ при переводе абсолютных значений каждого в число ПДК.

ИЗA₅ = (Ci /ПДК)^m

где: ИЗА₅ - индекс загрязнения атмосферы по 5 наиболее приоритетным веществам; Сi - фактическая концентрация i-ro вещества; m- показатель степени, учитывающий класс опасности вещества.

Например, ИЗА₅ для г. Уфы в 1999 г был равен 2,3 и рассчитывался по следующим веществам: формальдегид, диоксиды азота и углерода, оксид азота, фенол. ИЗА позволяет отразить уровень загрязнения атмосферы в интегральном виде и проводить корректное сравнение разных регионов по этому показателю.

ПДС(предельно допустимый сброс) - масса веществ, которую можно сбросить в водоем в составе сточных вод за единицу времени при условии сохранения приемлемого качества воды. Нормы ПДС устанавливаются на основе ПДК в местах пользования с учетом ассимилирующей способности водного объекта в целях предупреждения загрязнения воды, охраны здоровья человека, растительного и животного мира. Принципы оценки ПДС для водных источников аналогичны принятым при нормировании выбросов в атмосферу.

ИЗВ (индекс загрязнения водных ресурсов). Он рассчитывается по формуле:

ИЗВ = I/6,

где I - отношение фактической концентрации вредных веществ, включая растворенный кислород и биохимическое поглощение кислорода (БПК₅) к их ПДК;

6 - число вредных веществ с максимальной концентрацией, независимо от величины ПДК.

Например, в каком-то водоеме были определены среднеарифметические значения I следующих веществ с максимальной концентрацией: азот аммонийный -1,1; азот нитритный - 3,0; нефтепродукты - 2,0; фенолы - 3,0; растворенный кислород - 0,72; БПК₅ - 2,0.

Тогда ИЗВ = (1,1 +3,0+2,0+3,0+0,72+2,0)/6 = 1,97

Характеристика наиболее опасных загрязняющих веществ

Диоксид серы - загрязнитель атмосферы, бесцветный газ с резким удушливым запахом, хорошо растворим в воде. Он образуется при сжигании ископаемого топлива на предприятиях топливно-энергетического комплекса (мазут, уголь) и в дизельных двигателях, а также при переработке нефти, при получении серной кислоты и др. Загрязнение атмосферы диоксидом серы вызывает кислотные дожди, от которых особенно страдает флора. При содержании его в воздухе 0,23-0,32 мг/м³ хвойные массивы усыхают за 2-3 года.

Во всем мире идет поиск способов уменьшения выбросов диоксида серы в атмосферу. В Европе за последние 20 лет удалось сократить объем его выбросов с 65 до 40 млн. т в год, однако из-за увеличения выбросов Индией, Китаем и странами СНГ, в глобальном масштабе общее количество диоксида серы, поступающего в атмосферу, практически не уменьшилось. В РБ в 1997-1999 гг. выбросы диоксида серы составляли соответственно 252,5, 211,2 и 171,3 тыс. т. Снижение связано с переводом многих котельных и ТЭЦ с мазута на газ.

Диоксид углерода (углекислый газ) - продукт окисления соединений, содержащих углерод. Образуется при дыхании организмов и при сжигании углеродсодержащего топлива. Повышение его концентрации в атмосфере усиливает парниковый эффект. Экологический ущерб от 1 т. выброшенного диоксида углерода оценивается зарубежными специалистами в 10 долларов.

Моноксид углерода (угарный газ) - высокотоксичный газ, который образуется при сжигании топлива в условиях недостатка кислорода. Он образуется в двигателях внутреннего сгорания и является одним из опасных веществ, загрязняющих атмосферу в городе. Через некоторое время после попадания в воздух угарный газ естественным путем преобразуется в менее опасный диоксид углерода. При повышении его концентрации в воздухе свыше 14 мг/м³ повышается вероятность развития инфаркта миокарда.

В РБ моноксид углерода входит в число основных загрязнителей атмосферы. В 1997-1999 гг. его выбросы составляли соответственно 563,1; 520,6; 605,1 тыс. т.

Оксиды азота. Из 6 известных соединений азота и кислорода, в качестве загрязнителей атмосферы значение имеют оксид и диоксид азота, которые образуются при сгорании топлива в промышленности и на транспорте. Соединяясь с тарами воды, они образуют азотистую и азотную кислоты. Последние составляют 1/3 кислотных компонентов в соответствующих дождях. При взаимодействии г углеводородами выхлопных газов оксиды азота образуют фотохимический туман — смог. При высоких концентрациях оксидов азота в атмосфере возможно отравление человека, сопровождающееся отеком легких, изъязвлением слизитых оболочек, головными болями, бессонницей.

Сероводород - весьма токсичный газ, присутствие которого легко определяется по характерному запаху тухлых яиц, проявляющемся уже при безопасном для человека содержании его в атмосфере (0,1 часть на 1 млн. частей). При высоких концентрациях, которые опасны для жизни, человек, напротив, перестает воспринимать его запах. Газ поражает нервную систему, глаза, а при содержании сероводорода 250-500 мл/м³ наступает тяжелое отравление с параличом дыхания и отеком легких. Промышленные источники выделения сероводорода - коксохимия, производство искусственных волокон, газовые выделения угольных шахт, нефтепромыслов, процессы нефтепереработки.

Бенз(а)пирен - соединение из группы полициклических ароматических углеводородов, относится к супертоксикантам (т.е. сверхопасным загрязняющим веществам, Майстренко и др., 1996). Это широко распространенное канцерогенное вещество, присутствующее в газообразных отходах промышленности, выхлопах автомобилей, в табачном дыме, в продуктах сгорания и др. До 40% выбросов бенз(а)пирена приходится на черную металлургию, 26% - на бытовое отопление, 16% — на химическую промышленность. Бенз(а)пирен входит в число наиболее опасных загрязнителей всех крупных городов РБ.

Фенол - твердое вещество, представляющее собой бесцветные, розовеющие на воздухе кристаллы. Фенол - промежуточный продукт при производстве многих химических веществ (пестицидов, пластиков, красителей и др.). Вдыхание паров фенола ведет к воспалению слизистых оболочек, контакт с кожей вызывает ожоги, попадание в пищеварительный тракт поражает печень и почки. Фенол губителен для водных экосистем, так как уже при невысоких его концентрациях гибнут многие организмы планктона и бентоса, а у рыбы ухудшаются вкусовые качества. Смертельная разовая доза фенола для человека составляет 15 г.

Формальдегид - химическое вещество, широко используемое в промышленности, например при производстве древесностружечных плит (ДСП), тканей (как отделочное средство) и ряда пластмасс. Формальдегид также применяется как дубитель и сильный консервант (для сохранения биологических материалов и бальзамирования трупов). Мировое производство формальдегида измеряется десятками миллионов тонн. В то же время формальдегид - один из опасных загрязнителей воды и атмосферы, вызывающий сильные аллергические реакции (слезотечение, кашель, спазмы бронхов). Предполагается канцерогенность формальдегида. В атмосферу он попадает при эмиссии из мебели, изготовленной из ДСП, содержится в выхлопных газах автомобилей, в сигаретном дыме.

Тяжелые металлы - металлы с удельным весом свыше 4,5 г/см³. Среди них есть и жизненно необходимые для человека (цинк, железо, марганец, медь). По степени опасности для здоровья человека тяжелые металлы относятся к первым трем классам опасности:

I класс: кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк;

II класс: кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма;

III класс: ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций.

Тяжелые металлы попадают в окружающую среду со сточными водами, газообразными отходами промышленных предприятий и ТЭЦ, выхлопами автотранспорта, в результате чего содержание их в атмосфере города в 5-20 раз выше, чем в атмосфере над лесным массивом, удаленном от города. Загрязнение почв тяжелыми металлами происходит также при внесении фосфорных удобрений, в которых они содержатся как примеси. Тяжелые металлы могут подвергаться биологической концентрации, особенно в тканях рыб и грибов. Возможно повышенное содержание их в печени и почках домашних животных. Рассмотрим наиболее важные загрязняющие вещества этого класса.

Ртуть. Соединения ртути относятся к числу наиболее опасных веществ, загрязняющих атмосферу, воду, продукты питания. Металлическая ртуть мало опасна: угнетающее действие на организм оказывают ее пары. Сравнительно мало опасны и неорганические соединения ртути (соли), которые не летучи и потому могут нанести вред только при прямом попадании в организм с пищей. Главную опасность представляют ртутьсодержащие органические соединения, в особенности метилртуть. Известны трагические случаи массового отравления органическими соединениями ртути в Японии и Ираке.

Большое количество метилртути содержит рыба, вылавливаемая в южных реках, озерах и оросительных каналах, так как при выращивании хлопка широко используются препараты, содержащие ртуть, которые попадают в водоемы с дренажными водами. Рыбу, выловленную в южных водоемах, продают на рынках городов. Необходим строгий контроль содержания ртути в продуктах питания.

Свинец - широко используемый в промышленности один из наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Основной источник попадания свинца в организм человека - пища, причем особенно высоким содержанием свинца в промышленных районах отличаются печень и почки сельскохозяйственных животных. Его повышенное содержание может быть в вине, пресноводной рыбе, некоторых плодоовощных культурах. Вклад в загрязнение свинцом вносит транспорт, использующий этилированный бензин.

Свинцовые отравления встречаются крайне редко, хотя попадание свинца в организм может усиливать болезни внутренних органов. В случае отравления свинцом на деснах появляется хорошо различимая темная свинцовая кайма. Кадмий - тяжелый металл белого цвета. Попадание в организм даже малых доз кадмия оказывает сильное токсическое действие. Вдыхание кадмия с пылью на промышленных предприятиях вызывает у рабочих заболевание почек. Возможно, кадмий является канцерогенным веществом. В почву кадмий попадает с фосфорными удобрениями, в которых он содержится как примесь, а также при осаждении из загрязненной атмосферы. Кадмий концентрируется в печени и почках любых сельскохозяйственных животных. В 1 кг этих субпродуктов, полученных от животных, выращенных на территории промышленных районов РБ (т.е. вокруг промышленных городов в радиусе 50 км) может содержаться до 200 мг/кг кадмия. Т.е. человек весом 70 кг при потреблении 1 кг печени получит кадмий в количестве, превышающем ПДД в 3 раза. К сожалению, контроль содержания кадмия в мясопродуктах в РБ не проводится.

Опасные концентрации кадмия (до нескольких мг/кг) могут накапливаться в грибах. Значительное количество кадмия попадает в организм человека при курении (в почках и печени курящих содержится его в 2 раза больше, чем некурящих). Кадмий может попадать в организм человека с пищей при использовании керамической посуды, так как он содержится в красках и глазури, покрывающих поверхность керамики.

 В настоящее время в ряде стран (например, в Швеции) введен запрет на любые формы использования кадмия в промышленности.

Диоксины - большая группа полихлорированных гетероциклических соединений, которые относятся к самым ядовитым веществам из известных на сегодняшний день, и рассматриваются как супертоксиканты. К этой же группе принадлежат еще два класса органических соединений - полихлорированные дибензофураны и бифенилы (токсичность последних заметно ниже).

Диоксины растворяются в органических веществах, обладают токсичным действием при очень низкой концентрации и химически очень устойчивы. Период их полураспада в почве составляет 10-20 лет.

Загрязнение диоксинами отмечено в РБ, основным их источником являются гербициды группы 2,4-Д, которые выпускаются предприятием "Химпром". Среда загрязняется также и в процессе производства препарата, поскольку на территории предприятия накапливается большое количество шлама, содержащего диоксины. Для выявления степени загрязненности была разработана и реализована специальная республиканская программа "Диоксин". Основной вывод, который сделали ученые: уровень загрязнения диоксинами территории РБ не превышает среднеевропейский и не представляет непосредственной опасности для здоровья жителей республики. Основной источник попадания диоксинов в организм человека - продукты питания, в которые они поступают по трофическим цепям.

Человечество - это системный элемент биосферы, законы и ограничения которой оно не вправе переступать без катастрофических для себя последствий. Природа на много порядков совершеннее и «умнее» любых разработанных человеком технологий, и единственный способ отвести грозящую катастрофу - ослабить запредельный антропогенный пресс, от которого страдает на Земле все живое. Таков главный вывод, к которому мы подошли.

Но...

«Может ли в действительности мир замедлить приближение пределов и избежать коллапса? Достаточно ли для этого времени? Достаточно ли средств, технологий, свободы, дара предвидения, чувства общности, ответственности, воображения, дисциплины и любви в глобальном масштабе?» Эти слова, принадлежащие известному американскому ученому Д. Медоузу, специалисту в области глобальных компьютерных моделей, вполне могли бы послужить поэтической метафорой этой работе.

ЛИТЕРАТУРА

1. БулатовА.И., МакаренкоП.П.. ШеметовВ.Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности.-М.: Недра, 2009.- 484 с.

2. Гриценко Л.И. Лконова Г.С. Максимов В.М. Экология. Нефть и газ.-М.:Наука, 2007.598с.