Понятие о загрязнении окружающей среды, классификация загрязнителей и последствия их воздействия на окружающую среду

Под загрязнением понимают привнесение в окружающую среду веществ и полей, которое приводит к нарушению потока высококачественной энергии, играет ключевую роль в экологии, ибо в конечном счете приводит к гибели экологических систем.

Под загрязнением часто понимают не только процесс привнесения, но и то, что привносится. Иными словами, причиной загрязнения являются загрязнители. По аналогии с понятием загрязнения как процесса, под загрязнителем понимают вещество или явление, чуждое окружающей среде или присутствующее в ней в аномальных количествах или несвойственных местах. Присутствие этих веществ или явлений приводит к нарушению естественных биогеохимических процессов в экосистемах.

Хозяйственная деятельность приводит к самым разнообразным по типу загрязнениям окружающей среды (рис. 1.5).

Биологическое загрязнение — это привнесение в экосистемы не свойственных им животных (зоогенное загрязнение), растений (фитогенное) и микроорганизмов (микробиогенное). Тут следует напомнить, что под экосистемой понимают совокупность на данной территории всех организмов и факторов окружающей среды, находящихся в непрерывной взаимосвязи путем обмена веществом и энергией. Биологическое загрязнение часто оказывает негативное влияние при массовом размножении интродуцированных (вселенных в новые условия) случайно или намеренно видов. Примером может служить случайное переселение колорадского жука в Европу из Америки. Зачастую чужеродные виды оказываются более конкурентоспособными по отношению к аборигенным и активно вытесняют местных. Примерами сказанного могут служить американская норка, практически полностью вытеснившая европейскую с ее исконных мест обитания, ондатра, вытеснившая выхухоль, и многие другие. На территории России встречается более 100 видов сорных растений, которые занесены из других стран. К ним относятся, например, амброзия полыннолистная, пыльца которой — весьма сильный аллерген.

Рис. 1.5. Основные типы загрязнения окружающей среды.

С биологическим загрязнением связана еще одна проблема. В крупных населенных пунктах вблизи свалок и вследствие несвоевременной уборки бытовых отходов возникают эпизоотии (резкое увеличение численности животных) санитарных животных, таких как крысы, вороны, некоторые виды насекомых и пр. Определенный вклад в биологическое загрязнение окружающей среды вносят предприятия, осуществляющие свою деятельность в области биосинтеза. Их продукцией являются антибиотики, сыворотки, вакцины, ферменты и т. п. В выбросах таких предприятий зачастую присутствуют живые клетки микроорганизмов, в том числе и патогенных.

Химическое загрязнение представляет собой привнесение в окружающую среду веществ, не свойственных или чуждых ей по своему химическому составу, или присутствующих в ней в аномально больших количествах. Химическое загрязнение является на данный момент наиболее массовой формой загрязнения.

В настоящее время в окружающей среде присутствует около 8 млн наименований химических веществ антропогенного происхождения. Эти вещества были созданы искусственно и никогда ранее в природе не встречались. Следовательно, микрофлора в большинстве случаев не обладаем химическими механизмами разложения подобных соединений, что способствует их накоплению в окружающей среде. Ежегодно эта цифра возрастает примерно на 250 тыс. наименований новых соединений. Многие соединения обладают канцерогенными, т. е. способствуют развитию онкологических заболеваний, и мутагенными свойствами. Экспертами ЮНЕСКО составлен перечень, включающий более 200 наиболее опасных для жизни веществ. В него включены: бензол (С6Н6), асбест, пестициды (ДДТ — С14Н9С15, альдрин — С12Н8С16, линдан и др.), бензапирен — С20Н12, тяжелые металлы: ртуть (Hg), кадмий (Cd), свинец (Рb) и другие разнообразные красители и пищевые добавки. Результатом химического загрязнения являются следующие негативные эффекты глобального масштаба: «озоновые дыры» (снижение содержания озона в стратосфере до 50%), парниковый эффект, кислотные дожди.

Физическое загрязнение связано с изменением физических параметров окружающей среды. К таким параметрам относятся: температурно-энергетические, волновые и радиационные. Физическое загрязнение бывает: радиоактивное, тепловое, световое, шумовое, электромагнитное. В последние десятилетия особое внимание привлекает к себе электромагнитное загрязнение, связанное с работой высоковольтных линий электропередач, функционированием электроподстанций, телерадиопередающих станций, а также с применением некоторых бытовых приборов, таких как микроволновые печи, компьютеры, мобильные телефоны. Исследования скандинавских и американских ученых доказали, что при пользовании видеотерминалами, создающими сильные магнитные поля в низкочастотном диапазоне, у женщин возросло число выкидышей, у операторов персональных компьютеров происходит ухудшение остроты зрения и развитие катаракты. Доказано, что электромагнитные поля, создаваемые высоковольтными линиями электропередачи и электротранспортом, способствуют возникновению онкологических заболеваний.

Информационное загрязнение связано с проникновением в экосистему чужеродной информации, представленной в той или иной форме, препятствующей ее нормальному функционированию. Этот тип загрязнения весьма специфичен, так как может проявляться в самом неожиданном виде и форме. Например, при попадании в среду обитания мутагенных веществ может происходит перестройка генетической информации у организмов, имевших контакт с такими веществами. Вследствие этого подвергшиеся подобным изменениям организмы могут стать нежизнеспособными или, наоборот, оказать негативное влияние на жизнедеятельность других видов в составе биотического сообщества. Еще одним из многочисленных примеров информационного загрязнения может служить шумовое. Оно становится серьезным мешающим фактором во время сезона размножения птиц, половое поведение которых основано на звуках. Высокий уровень шума в городской среде зачастую становится непреодолимым барьером для создания пар у певчих птиц в период гнездования.

По признаку «источник загрязнения» загрязнения можно классифицировать на антропогенные и естественные. Антропогенные загрязнения вызываются деятельностью человека. Естественные загрязнения — следствие аномального проявления природных сил, например извержения вулканов или падение метеоритов.

Все экосистемы и биосфера в целом относятся к открытым системам с достаточно замкнутыми круговоротами веществ. Вследствие этого внесение в них или изъятие из них некоторых количеств биогенов и энергии приводит к нарушениям их нормального функционирования. Такие нарушения в пределе могут привести к гибели исходных и образованию новых экосистем. Внесение в среду избыточного количества биогенов, а также загрязнителей приводит к нарушению равновесия в экосистемах.

Причинами загрязнения могут служить как внешние абиотические, так и внутренние биотические факторы, обусловленные развитием и функционированием самой экосистемы или биосферы.

Итак, нарушение устойчивости экосистемы, связанное с прерыванием круговорота веществ или потока энергии в экосистемах, которое наступает в результате повышения концентрации веществ или полей, составляющих окружающую среду, определяется как явление загрязнения.

Технический прогресс, сопровождающийся одновременным ростом численности населения, неизбежно порождает загрязнение окружающей среды. С 1950 по 2010 г. мировой общественный продукт вырос в 5,5 раза, что однозначно ухудшило общее экологическое состояние биосферы. Это объясняется тем, что при росте производства одновременно происходит увеличение материальных потоков в производственной среде, а неотъемлемой частью этих потоков считаются отходы. Соответственно происходит рост количеств образующихся отходов и, как следствие этого, загрязнения окружающей среды, которые в глобальном масштабе приводит к увеличению так называемого генетического груза в человеческой популяции. Этот эффект связан с уже упоминавшейся мутационной активностью ряда химических соединений, например пестициды, тяжелые металлы, многие органические соединения. Мутационной активностью обладают также и ионизирующие излучения, которые сопровождают большинство радиационных аварий, таких как авария на японской АЭС в округе Фукусима.

Практически все процессы горения или воспламенения сопровождаются образованием очень канцерогенного вещества — бензапирена (С20Н12). Этот процесс происходит в том числе при копчении мяса, жарке пирожков, курении. Его синтез происходит в процессе перегонки нефти, сланцев, при сжигании угля, при сгорании топлива в отопительных системах, при работе двигателей внутреннего сгорания, при сжигании бытовых отходов и во многих других случаях. При нарушении требуемого режима горения бытовых отходов на мусоросжигательных заводах образуются и другие вызывающие онкологические заболевания вещества — диоксины. Диоксины — целая группа веществ полихлорпроизводных дибензо[b, е]-1,4-диоксина. Название этой группы соединений произошло от сокращенного названия тетрахлорпроизводного — 2,3,7,8-тетрахлордибензо [b, e] 1,4-диоксина — одного из наиболее опасных соединений данной группы веществ. Эти вещества относятся к кумулятивным ядам и являются опасными ксенобиотиками.

В связи с этим нельзя сжигать бытовой или промышленный мусор и другие отходы на приусадебных участках, пустырях, в городских скверах и дворах. Такие отходы необходимо транспортировать на лицензированные предприятия по переработке отходов или на полигоны твердых бытовых отходов.

Под влиянием загрязнителей в биосфере развиваются негативные процессы, получившие название глобальных экологических проблем, или экологических кризисов.

Экологическим кризисом называют обратимое нарушение экосистем на определенной территории.

В отличие от экологического кризиса экологическая катастрофа представляет собой необратимое разрушение экосистем на данной территории.

Экологические кризисы и катастрофы могут происходить во всех трех сферах биосферы — атмосфере, гидросфере и литосфере. Ниже представлены наиболее актуальные проблемы современности, связанные с антропогенным загрязнением среды.