Реферат: Загрязнение и здоровье окружающей среды

Человек располагает тремя возможностями избавления от отходов: 1) сбрасывание без всякой обработки в ближайшее подходящее место) (воздух, река, озеро, почва, колодец или океан); 2) сбор и обработка в определенной ограниченной зоне обработки отходов, где созданы полу­естественные экосистемы, такие, как окислительные бассейны, опрыски­ваемые леса и земляные насыпи, которые выполняют большую часть работы по разложению и восстановлению; 3) переработка в искусствен­ных хемо-механических регенерационных системах. Первый путь осно­ван на теории «разбавление — решение проблемы загрязнения»; он был и остается главным способом удаления отходов, используемым почти по­всеместно. Промышленные предприятия и города обычно расположены вдоль водных путей, что облегчает сбрасывание сточных вод. Очевидно, что такая практика не может продолжаться и ее следует прекратить как можно скорее, чего бы это ни стоило.

Второй луть дает наиболее экономичный способ избежать всеобще­го загрязнения окружающей среды достаточно разбавленными, но боль­шими объемами отходов, которые так сильно ухудшили .сейчас каче­ство жизненного пространства человека и угрожают его здоровью. Если мы будем оставлять большие площади для полуестественной обработки отходов, это позволит также сохранять ценное открытое пространство, которое не только улучшает качество окружающей среды вообще, но полезно и в других отношениях (производство пищевых продуктов и волокна, газообмен в атмосфере, места отдыха).

Фиг. 218. Обработка отходов от нефтеочистительного завода в Кременчуге довольна

дешевым способом.

Сточные воды пускают через ряд соединяющихся бассейнов и прудов (Б). На графике (-4) по­казано образование (Р) и расходование (R) кислорода в каждом пруду. Видно, что «самопроек­тирующиеся» естественные сообщества прудов разлагают органическое вещество, и, когда вода доходит до 10-го пруда, откуда она сбрасывается в реку, соотношение между Р и К вполне хорошее.

В плане город­ского района была преду­смотрена обширная зона обработки отходов. Два примера устройства таких зон показаны на фиг. 218 (обработка отходов нефтеочистительно­го завода) и на фиг. 219 (гипотетический план обработки теплового и радиоактивного загрязнения от новой атомной электростанции). В обоих случаях вода, вытекающая из зоны обработки в общую среду обитания, не несет никаких загрязнений. Пруды для обработки отходов во многих случаях «самоконструируются», при­спосабливаясь к скорости поступления отходов. Как на их устройство, так и на уход за ними достаточно минимальных усилий со стороны че­ловека. Другим компонентом зоны обработки отходов должны быть большие, хорошо спроектированные и эффективно управляемые земля­ные насыпи для удаления твердых отходов.

Если мы хотим пойти по разумному пути, предоставив природе зна­чительную часть работы по удалению отходов, то следует оставлять об­ширные пространства суши и воды незанятыми, что, как уже указыва­лось, представляет собой одновременно одну из лучших мер предотвра­щения «переразвития». Так, новые станции очистки нельзя строить по берегам рек или посреди перенасе­ленных районов, а следует размещать среди природных территорий, до­статочно обширных для переработки разрушаемых отходов и для захо­ронения очень опасных отбросов (таких, как радиоактивные загрязнения, кислоты и т. п.), которые никогда не должны попадать в общую среду обитания.

Фиг. 219. Схема зоны обработки отходов для будущей атомной электростанции (а), расположенной в естественном водосборном бассейне (очерчен пунктиром). Тепловые отходы (т. с. тепловое загрязнение) — вода, используемая для охлаждения реактора (б), вытекают из большого накопительного бассейна в и полностью рассеиваются, испаряясь из сети мелких прудов н систем дождевальных установок. Теплые пруды можно использовать для раз­ведения рыбы, спортивного рыболовства и других видов отдыха и развлечений. Орошение на­земных участков водосборного бассейна повышает урожай полезных лесных и сельскохозяйст­венных продуктов; в то же время пода, пройдя через наземные «живые фильтры», вновь стека­ет в реки, пруды и попадает в грунт. Слабоактивные и твердые отходы захороняются на специ­альных участках (г). Высокоактивные отходы отработанного ядерного горючего вывозятся в специальные места захоронения радиоактивных отходов, расположенные вне данной зоны. Со­став речных и грунтовых вод и газов из дымовых труб непрерывно регистрируется у плотин id], в специальных скважинах (е) и при помощи специальных установок в трубах. Благодаря такому контролю не допускается утечка загрязнений из зоны. Эта система имеет следующие основные входы и выходы (пронумерованные стрелки по краям схемы): / — поступление солнеч­ного света и атмосферных осадков; 2 — выход радиоактивных отходов в захоронения; 3 — элек­троэнергия в города и т. п.; 4 — вход ядерного и прочего горючего; 5 — выход пищевых продук­тов, волокна, чистого воздуха и т. п.; 6 ~ сток чистой воды для сельского хозяйства, промыш­ленности и городов; 7 — использование для отдыха, а также для обучения и научных исследо­ваний. Площадь такой зоны обработки отходов' зависит от климата и рельефа местности, а также от электрических и других силовых установок, требующих охлаждения. Минимальная площадь, необходимая для 100%-ной переработки отходов (загрязнений), с учетом возможных аварий И механических поломок составит 400 га на электростанцию мощ­ностью 2500 МВт. В зоне обработки отходов такой емкости можно было бы разместить также предприятия легкой промышленности. Предприятия тяжелой промышленности следует размещать в пределах собственной зоны обработки отходов.

В прошлом при проектировании городов предусматри­вали подходящее пространство площадью 20—40 га для зоны обработки отходов. Крупному промышленному комплексу для собственной установ­ки по переработке отходов может потребоваться от 400 до 4000 га (см. подписи к фиг. 218 и 219). Восстановленная вода и извлеченные из отходов полезные материалы с избытком покроют стоимость земельного участка. Отделение промышленных предприятий и аэропортов от жилых районов целесообразно также потому, что при этом уменьшается шум. Самыми большими препятствиями для такого рода «проектирования с природой» являются

разного рода правовые, экономические и политические препятствия. Если владельцы промышленных предприятий и местные власти не раз­рабатывают (или не могут этого делать из-за неадекватного законода­тельства) перспективных планов, то людям придется все чаще прибе­гать к самому дорогому и технически сложному третьему способу — ис­кусственной переработке.

Для некоторых типов отходов, особенно в густонаселенных промыш­ленных районах, необходимы, конечно, абиотическая обработка и вос­становление. Механическая обработка представляет собой, вероятно, единственный способ избавления от некоторых компонентов загрязнения воздуха, которые необходимо задерживать (или сокращать их количест­во) у самого их источника. Если же это технически невозможно, то сле­дует найти замену порождающим эти загрязнения процессам, потому что, как уже указывалось, очень скоро мы окажемся не в состоянии вы­держать все последствия загрязнения. Если нас загонят в угол и мы будем вынуждены обратиться к дорогостоящей искусственной перера­ботке отходов, подобной применяемой для ядовитых веществ, то кто будет оплачивать все связанные с этим расходы?

Фиг. 220. Обратимость антропогенной эвтрофикации в Каховском водохранилище.

Цифры 5—7 вверху относятся к следующим событиям: / — восемь разных канализационных систем сбрасывают в водохранилище сточные воды; 2 — первое заметное цветение нежелательных водо­рослей (Oscillatoria); 3 — впервые отмечено летнее уменьшение кислорода в придонном слое (гиполимнионе); 4 — проведение первого правительственного законопроекта о сточных водах (I960 г); 5 — первый этап отведения стоков от озера (1963 г.); б — второй этап отведения стоков (196.1 г')- 7 — отведены все сточные воды (1967 г.). Кривые отражают изменения 4 показателей: / — прозрачность- II — фосфатный фосфор; /// — разнообразие диатомовых водорослей. IV —со­став диатомовых водорослей (% эвтрофических форм). Дальнейшие пояснения — в тексте.

Для космических ко­раблей созданы изощреннейшие системы механической переработки отходов и регенерации воздуха и воды, но стоимость таких установок совершенно фантастична. Закончим мы этот раздел на оптимистической ноте. История Каховского водохранилища— крупного водоема, вокруг которого расположился город Запорожье со своими пригородами, — служит хорошей демонстрацией того, как можно перебороть тенденцию на снижение ка­чества воды, подойдя к этой проблеме с широких позиций и объединив усилия города, области и страны. Изменение четырех показателей каче­ства воды Каховского водохранилища за период с 1970 по 2000 г. показано на фиг. 220. Два из этих показателей представляют собой важные физиче­ские характеристики воды, а два других относятся к разнообразию и составу диатомовых водорослей, входящих в фитопланктон (т. е. это показатели сообщества). В 80-х годах заводы стали сбра­сывать в водоём все увеличивающееся количество сточных вод, подверг­нутых вторичной (неполной) обработке, что привело к усилению антро­погенной эвтрофикации (т. е. обогащению воды биогенными вещества­ми). Цветение водорослей и снижение содержания кисло­рода в гиполимнионе послужили сигналом опасности и привлекли внимание широкой общественности. В результате принятых мер в 1990 г. около трети стоков отвели от водохранилища, а к 1998 г. были от­ведены почти все стоки. Как показывает фиг. 220, восстановление каче­ства воды в водоёме выглядит чрезвычайно эффектно: все четыре показа­теля резко изменились. Учёные полагают, что за несколько лет водохранилище вернется к состоянию по меньшей мере 1970 го­да. Хотя в водоёме еще имеется много фосфатов и других биогенных ве­ществ, они захороняются в осадках и таким образом исключаются из годового биогеохимического цикла. Важный аспект этого примера успешной ликвидации загрязнения состоит в том, что лимнологи Украины в течение многих лет проводили на озере фун­даментальные исследования; поэтому тенденции и их причины были тщательно документированы. Если бы этих данных не было, то контр­меры могли бы начаться тогда, когда было бы уже слишком поздно (обратите внимание на резкое возрастание скорости ухудшения показа­телей между 1980 и 1983 г., которые указывают, что водохранилище следовало «спасать» именно в это время).

Наконец, следует отметить, что способ, использованный для сниже­ния загрязнения Каховского водохранилища, нельзя считать оптимальным: его спасли, отведя стоки в более крупный водоем — залив Азовского моря. Подлинное решение проблемы — это окончательная (полная) обработ­ка отходов. Вряд ли нужно откладывать это решение до тех пор, когда человечество погубит океан. Как отметили учёные, пример с Каховским водохранилищем показывает, что антропогенная эвтрофикация может быть обратимой.

РЕГИСТРАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Успех мероприятий по уменьшению загрязнений зависит, конечно, не только от обработки и контроля, но также от эффективной регистра­ции и контроля (мониторинга) общего состояния окружающей среды, так чтобы мы точно знали, когда и где необходимо принять меры и ка­кие именно. Контроль осуществляется в двух основных формах: 1) пря­мое измерение концентрации загрязнителей или ключевых веществ, та­ких, как кислород, содержание которых при загрязнении уменьшается; 2) использование биологических показателей, которые могут быть очень разными — от микробиологических методов и измерений ВПК до индикаторов для целых сообществ.

В качестве примера контроля первого типа можно указать на не­прерывную регистрацию загрязнения воздуха над большими городами Украины. Сейчас это осуществляется при помощи датчиков, смонти­рованных на самолете, которые ежедневно измеряют и регистрируют концентрации SCb, NO2, CO и других загрязнителей над большой обла­стью. Во многих городах показатели загрязнения воздуха входят в свод­ки 'погоды. Уже отмечалась необходимость контроля содержания в ат­мосфере двуокиси углерода в глобальном масштабе. Биологические показатели широко используются для контроля загрязнения воды. В до­полнение к показателям разнообразия и обычным индикатор­ным видам (фиг. 221) существует много полезных показателей функцио­нирования сообщества, например: отношение P{R (фиг. 218), отношение хлорофилла к биомассе бактерий, средний размер орга­низмов (при загрязнении мелкие организмы преобладают над крупны­ми), содержание гемоглобина в биомассе животных как показатель снижения содержания кислорода, количество пигмента сине-зеленых водорослей как показатель углевод­ного загрязнения и многие другие показатели, которые следует тща­тельно изучить. Очень часто сообщество может дать больше «инфор­мации» о тотальных эффектах загрязнения, чем измерение отдельных факторов. Важная экологическая задача — найти способы быстрого «прочтения» этой информации.

ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО ОБ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

Самое слабое звено в стратегии борьбы с загрязнением, так же как и в планировании использования земель, — неадекватная правовая за­щита качества окружающей среды и потребителя. Как уже говорилось, один из основных принципов, лежащих в основе развития эколо­гических систем, — это распределение энергии в системе. Когда система молода, основной поток энергии направлен на продукцию, т. е. на рост и на построение сложной структуры, но по мере приближения плотно­стей популяций к уровню насыщения экологическая система созревает в том смысле, что все большая часть доступной энергии расходуется на поддержание созданных раньше сложных структур. До сих пор наиболь­шее экономическое благоприятствование и защита со стороны закона предоставлялись тем, кто производит, строит, загрязняет и эксплуати­рует природные богатства. Это, конечно, вполне .рационально для ранних стадий цивилизации, так как человек, для того чтобы выжить, дол­жен до некоторой степени подчинить себе и модифицировать окружаю­щую среду. Теперь же очевидно, что по меньшей мере такие же преиму­щества следует предоставлять тем людям, профессиям и производствам, которые поддерживают качество человеческого существования; выжи­вание в будущем зависит от того, удастся ли найти равновесие между человеком и природой в .мире ограниченных ресурсов. Это не значит, что человек должен вернуться назад к природе, но это значит, что он должен вернуться к некоторым разумным «старомодным» обычаям, как например, сдача пустой посуды, хождение пешком и человеческая забо­та о своих соседях . Некоторые вещи, например посуда одноразового пользования, которые мы еще считаем «прогрессивными», оборачиваются оскорблением для человека и природы. Если мы сумеем произвести поворот в другую сторону, то основы экономического развития сместят­ся от эксплуатации к восстановлению, от выбрасывания прочь к повтор­ному использованию, от количества к качеству. Существующие сейчас в отдельных государствах законы об окружающей среде совершенно неадекватны, а международное законодательство просто отсутствует, несмотря на очевидную потребность защиты атмосферы и океана. Сей­час нет более важного дела, чем законодательство об окружающей сре­де; сегодня в этой области открываются неограниченные возможности для молодежи, желающей посвятить себя этой деятельности.

Фиг. 221. Загрязнение реки необработанными сточными водами и последующее восстановление качества воды — как это отражается в изме­нении биотического сообщества.

Когда количество растворенного в воде кислорода уменьшается (левая кривая), рыбы исчезают и в зоне наибольшего разложения органики остаются только те орга­низмы, которые способны получать кислород с поверхности (как личинка комара Culex) или устойчивы к низкой концентрации кислорода. Когда бактерии разло­жат все попавшее в реку вещество, река возвращается в нормальное состояние.

В интересной книге, озаглавленной «Управляя природой», Мерф.и (1967) отмечает, что одних только запретов и правительственных меро­приятий недостаточно, чтобы избежать загрязнения; необходимо ввести в действие также экономические и правовые рычаги. Он касается таких вопросов, как налоги на отходы, стоимость интернационализации произ­водства с включением затрат как на собственно производство, так и на обработку и восстановление отходов, уменьшение налогов с предприя­тий, где удаление отходов .предусмотрено заранее, и других мер, преду­сматривающих поощрение действий, соответствующих интересам обще­ства.

НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Загрязнение воздуха

В табл. 58 приведены данные о загрязненности воздуха в Украине (по состоянию на 1986г.). Таблица дает представление л?