Наиболее ощутимым в смысле воздействия на среду обитания человека и достаточно хорошо изученным можно считать загрязнение ОС. Оно непосредственно связано с научно-техническим прогрессом и отражает негативные для природы аспекты этого прогресса, последствия

антропогенной деятельности.

Главная опасность антропогенного фактора нашего времени - внесение в круговорот веществ, несвойственных природе, разрывающих замкнутый цикл или искажающих процесс круговорота веществ. Вредные воздействия могут происходить не только от введения в круговорот чуждых природе веществ (яды, убивающие редуцентов, вредное воздействие на развитие продуцентов, разрыв в цепи консументов и т. д.), но и введение в круговорот энергий, количественно несвойственных природе в целом или конкретному сезону.

Загряsпение ОС - ото любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии и информации с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы.

Загрязнение можно рассматривать как более или менее обратимое изъятие какой-либо части окружающей среды (чистой воды, чистого воздуха, возделанной земли, продуктов питания, полноценных биологических сообществ) и в связи с этим лишения какой-то части здоровья и благополучия людей.

Академик А.В. Сидоренко указывает три основные причины загрязнения и разрушения ОС и истощения природных ресурсов в результате антропогенной деятельности: 1) из-за простого нарушения количественного равновесия между потребностью в природных ресурсах и фактическим их изъятием из естественного круговорота; 2) из-за чрезмерного техногенного воздействия на природную среду, превышающего критические пороги антропогенной нагрузки на данный природный комплекс; 3) из-за игнорирования или нарушения экологических принципов в извлечении и воспроизводстве природных ресурсов.

Разнообразные виды вмешательства человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим категориям загрязнений:

Ингредиентное загрязнение, или внесение химических веществ, которые количественно или качественно чужды естественным системам;

Параметрическое (физическое) загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды (к нему относят тепловое, звуковое, шумовое, радиационное, световое, электромагнитное);

Биоценотическое загрязнение, которое заключается в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов, населяющих экосистему;

Стациально-деструкционпое загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования, обусловленном интересами человека.

Выбросы в ОС классифицируются по агрегатному состоянию и по массовому выбросу. По агрегатному состоянию различают газо- и парообразные, жидкие, твердые и смешанные выбросы, По массовому выбросу выделяют шесть групп: менее 0,01; 0,01-0,1; 0,1-1,0; 1,0-10; 10-100; свыше 100 т/сутки.

По своему происхождению промышленные загрязнения могут быть механическими, химическими, физическими и биологическими.

Механические - пыль в воздухе, твердые частицы и разнообразные предметы в воде и почве.

Химические - всевозможные газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, попадающие в атмосферу и гидросферу и вступающие во взаимодействие с ОС.

Биологические - это виды организмов, появившиеся при участии человека и наносящие вред ему или живой природе.

Источники загрязнений ОС: сосредоточенные (точечные) и рассредоточенные. К точечным относятся дымовые и вентиляционные трубы, шахты и т. п., к рассредоточенным - фонари цехов, ряды близко расположенных труб, открытые склады и т. п. Источники загрязнения могут быть также непрерывного и периодического действия.

Отрицательно влияя на ОС, загрязнения, в свою очередь, могут подвергаться определенному воздействию ОС. Различают стойкие (неразрушимые) загрязнения и разрушаемые под действием природных химико-биологических процессов.

Загрязнение можно считать комплексом «помех» в экосистемах, которые воздействуют на потоки вещества, энергии и информации в пищевых (энергетических) цепях. При этом, в отличие от естественных, антропогенные «помехи» часто ведут не к отбору наиболее приспособленных особей, а к массовому вымиранию организмов.

Источники техногенных эмиссий. Источниками большей части техногенных эмиссий загрязнений являются термохимические процессы в энергетике - сжигание топлива, а также связанные с ним термические и химические процессы и утечки.

Сопутствующие реакции, определяющие эмиссию других загрязнителей, связаны с содержанием примесей в топливе, термоокислением азота воздуха и вторичными реакциями, происходящими уже в окружающей среде. Все перечисленные реакции сопровождают работу тепловых станций, промышленных печей, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и реактивных двигателей, процессы металлургии, обжига минерального сырья и т.п. Энергетика, причем не только атомная, помимо химического и теплового является также источником радиационного и др.видов загрязнений.

Указанные процессы обусловливают до 85% химического загрязнения атмосферы, до 35% наиболее токсичного загрязнения поверхности земли и поверхностных вод, а также частично радиационное загрязнение. Наибольший вклад в энергетически зависимое загрязнение среды вносят теплоэнергетика и транспорт. Электростанция мощностью 1000 МВт, работающая на угле, ежегодно выбрасывает в атмосферу 36 млрд м 3 отходящих газов, 100 млн м 3 пара, 360 тыс. т золы и 5 млн м 3 сточных вод с содержанием примесей от 0,2 до 2 г/л.

Также в твердых, жидких и газообразных отходах ТЭС содержатся углеводороды, сульфаты, хлориды, фосфаты, фтористые соединения, соли тяжелых металлов. В среднем в топливной теплоэлектроэнергетике на одну тонну условного топлива приходится до 150 кг загрязнителей воздуха, воды и земли (не считая ССЬ и паров воды). Всего ТЭС мира выбрасывают за год около 700 млн. т загрязнителей различных классов опасности, в том числе около 400 млн. т аэрополлютантов. Данный уровень почти не изменился за последние 20-25 лет, несмотря на то, что мощность энергетики за то же время увеличилась на 35%. Это достигнуто благодаря существенному снижению общей токсичности выбросов в Европе и С. Америке.

Зато уровень загрязнения, связанный с эксплуатацией автотранспорта, возрос, так как число автомобилей в мире росло быстрее, чем совершенствовались двигатели и устройства очистки выхлопных газов. Число двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в мире близко к 1,2 млрд. единиц. Около 900 млн. из них - это двигатели автомобилей. Остальное количество относится к другим видам транспорта. Более 82% автопарка приходится на легковые автомобили. Из 3,3 млрд. т нефти, добываемой в мире, почти 1,6 млрд. т (48%) используется всеми видами транспорта, в том числе 1,35 млрд. т - легковыми автомобилями.

Обмен веществ автомобиля с карбюраторным двигателем при расходе горючего в смешанном режиме движения 6 кг на 100 км таков: при оптимальной работе двигателя сжигание 1 кг бензина сопровождается потреблением 13,5 кг воздуха и выбросом 14,5 кг отработанных веществ. В выхлопе современного автомобиля регистрируется до 200 индивидуальных веществ. Общая масса загрязнителей - в среднем около 270 г на 1 кг сжигаемого бензина - составляет в пересчете на весь объем горючего, потребляемого за год легковыми автомобилями мира, около 360 млн т. Кроме соответствующего количества окиси углерода, твердых частиц, окислов азота часть общей массы загрязнителей составляют опасные полициклические ароматические углеводороды и тяжелые металлы.

В практике эксплуатации автотранспорта весьма значительны разливы и утечки горючего и масел, образование металлической, резиновой и асфальтовой пыли, вредных аэрозолей. Суммарная токсичность эмиссий в расчете на единицу потребляемой энергии у автотранспорта в 1,5 раза больше, чем у стационарной энергетики. И как бы ни совершенствовался за счет технических новинок современный суперлимузин, он все больше становится морально вырожденным техническим анахронизмом.

Большое количество загрязнителей атмосферы образуется при различных производственных процессах в черной и цв. металлургии, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, химии и нефтехимии, машиностроении.

Масштабы загрязнения территории или акватории каким-либо источником определяются многими факторами, среди которых ключевыми являются мощность источника, состав эмиссии, подвижность транспортирующей среды и другие внешние условия рассеяния.

Количественная оценка глобального загрязнения. Общая масса отходов современного человечества и продуктов техносферы составляет около 140 Гт/год, из которых около 9 Гт - это масса изделий, или так называемый «отложенный отход». Таким образом, в среднем на одного жителя планеты приходится более 22 т всех техногенных эмиссий в год. Из 131 Гт отходов около 2,5 Гт (не считая воды) приходится на нетто-выделения всех людей, а 128 Гт «чисто техногенных» отходов распределяются следующим образом: 32 Гт (25%) выбрасываются в атмосферу, 14 Гт (11%) сливаются со стоками в водоемы, 82 Гт (64%) попадают на поверхность земли. К этим количествам

добавляется и часть «отложенных отходов» - некоторая масса (порядка 2 Гт/год) быстро расходуемых продуктов и изделий в виде мусора, удобрений, средств защиты растений и т.п.

Преобладающая масса техногенных материалов, оказывающихся на поверхности земли и в донных отложениях водоемов, химически инертна. В основном это отходы добывающих отраслей производства, формирующие отвалы пустой породы, терриконы, золо- и шлакоотвалы. Как правило, их не считают загрязнителями, хотя они занимают много места, нарушают природные ландшафты и являются вторичными источниками загрязнения воздуха и пр. вод. Объемы этих отходов настолько велики, что даже при малых концентрациях в них токсичных примесей суммарно окружающая среда получает огромное количество опасных в-в. По различным экспертным оценкам, общая масса техногенных эмиссий, относимых к разным классам опасности, составляет от 5 до 8 Гт в год, т.е. примерно от 0,8 до 1,3 кг на каждого жителя Земли. Это и есть минимальная оценка глобального хим.загрязнения. По относительно стабильным концентрациям на земле, в континентальных водоемах и приземных слоях воздуха массы токсичных загрязнителей распределяются в соотношении 3:2:1.

Химизация техносферы достигла к настоящему времени таких масштабов, которые заметно влияют на геохим. облик всей экосферы. Общая масса производимых продуктов и химически активных отходов хим. и нефтехим.пром-ти мира превысила 1,5 Гт/год. В мировой хим. номенклатуре значится более 10 млн индивидуальных в-в; ежегодно их число возрастает на несколько тыс. В заметных количествах производится и предлагается на рынке более 100 тыс. в-в, а в массовых масштабах производится около 5 тыс. Суммарный объем мирового пр-ва мин. удобрений, серной, соляной и азотной кислот, аммиака, каустической и кальцинированной соды, пластмасс, синтетических смол и каучука, хим волокон и нитей достиг 500 млн т в год. Однако подавляющее большинство производимых и используемых в-в не оценены с точки зрения их токсичности и экоопасности.

ГЛАВА VI. Техногенное загрязнение среды

Техногенные эмиссии и воздействия

В предыдущей главе рассмотрены по существу две большие категории антропогенных воздействий: а) изменение ландшафтов и целостности природных комплексов и б) изъятие природных ресурсов. Эта глава посвящена техногенному загрязнению экосферы и среды обитания человека. Техногенное загрязнение среды является наиболее очевидной и быстродействующей негативной причинной связью в системе экосферы: «экономика, производство, техника, среда». Оно обусловливает значительную часть природоемкости техносферы и приводит к деградации экологических систем, глобальным климатическим и геохимическим изменениям, к поражениям людей. На предотвращение загрязнения природы и окружающей человека среды направлены основные усилия прикладной экологии.

Рис. 6.1. Классификация техногенных загрязнений окружающей среды

Классификация техногенных воздействий, обусловленных загрязнением среды, включает такие основные категории:

1. Материально-энергетические характеристики воздействий: механические, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, акустические), химические, биологические факторы и агенты и их различные сочетания(рис. 6.1). В большинстве случаев в качестве таких агентов выступают эмиссии (т.е. испускания - выбросы, стоки, излучения и т.п.) различных технических источников.

2. Количественные характеристики воздействия: сила и степень опасности (интенсивность факторов и эффектов, массы, концентрации, характеристики типа «доза - эффект», токсичность, допустимость по экологическим и санитарно-гигиеническим нормам); пространственные масштабы, распространенность (локальные, региональные, глобальные).

3. Временные параметры и различия воздействий по характеру эффектов: кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженными или скрытыми следовыми эффектами, обратимые и необратимые, актуальные и потенциальные; пороговость эффектов.

4. Категории объектов воздействия: различные живые реципиенты (т.е. способные воспринимать и реагировать) - люди, животные, растения; компоненты окружающей среды (среда поселений и помещений, природные ландшафты, поверхность земли, почва, водные объекты, атмосфера, околоземное пространство); изделия и сооружения.

В пределах каждой из этих категорий возможно определенное ранжирование экологической значимости факторов, характеристик и объектов. В целом по природе и масштабам актуальных воздействий наиболее существенны химические загрязнения, а самая большая потенциальная угроза связана с радиацией. Что касается объектов воздействия, то на первом месте, конечно же, стоит человек. В последнее время особую опасность представляет не только рост загрязнений, но и их суммарное влияние, часто превышающее по конечному эффекту простое суммирование последствий.

С экологической точки зрения, все продукты техносферы, не вовлекаемые в биотический круговорот, являются загрязнителями. Даже те, которые химически инертны, поскольку они занимают место и становятся балластом экотопов. Продукты производства также со временем становятся загрязнителями, представляя собой «отложенные отходы». В более узком значении, материальными загрязнителями - поллютантами (от лат. pollutio - марание) - считают отходы и продукты, которые могут оказывать более или менее специфическое негативное влияние на качество среды или непосредственно воздействовать на реципиентов. В зависимости от того, какая из сред - воздух, вода или земля - загрязняется теми или иными веществами, различают соответственно аэрополлютанты, гидрополлютанты и терраполлютанты.

Загрязнение окружающей среды относится к непреднамеренным, хотя и очевидным, легко осознаваемым экологическим нарушениям. Они выступают на первый план не только потому, что многие из них значительны, но и потому, что они трудно контролируются и чреваты непредвиденными эффектами. Некоторые из них, например, техногенная эмиссия СО 2 или тепловое загрязнение, принципиально неизбежны, пока существует топливная энергетика.

Количественная оценка глобального загрязнения. Масштабы отходов глобального антропогенного материального баланса охарактеризованы в предыдущей главе. Напомним, что общая масса отходов современного человечества и продуктов техносферы составляет почти 160 Гт/год, из которых около 10 Гт образуют массу изделий, т.е. «отложенный отход».

Таким образом, в среднем на одного жителя планеты приходится около 26 т всех антропогенных эмиссии в год. 150 Гт отходов распределяются приблизительно следующим образом: 45 Гт (30%) выбрасываются в атмосферу, 15 Гт (10%) - сливаются со стоками в водоемы, 90 Гт (60%) попадают на поверхность земли.

Указанные объемы эмиссии настолько велики, что даже малые концентрации в них токсичных примесей могут составить в совокупности огромное количество. По различным экспертным оценкам, общая масса техногенных загрязнителей, относимых к разным классам опасности, составляет от 1J5 до 1/8 Гт в год. т.е. примерно 250-300 кг на каждого жителя Земли. Это и есть минимальная оценка глобального химического загрязнения.

Химизация техносферы достигла к настоящему времени таких масштабов, которые заметно влияют на геохимический облик всей экосферы. Общая масса производимых продуктов и химически активных отходов всей химической промышленности мира (вместе с сопутствующими производствами) превысила 1,5 Гт/год. Почти все это количество может быть отнесено к загрязнителям. Но дело не только в общей массе, но и в числе, разнообразии и токсичности множества производимых веществ. В мировой химической номенклатуре значится более 10 7 химических соединений; ежегодно их число возрастает на несколько тысяч. В заметных количествах производится и предлагается на рынке более 100 тысяч веществ, в массовых масштабах производится около 5 тысяч веществ. Однако подавляющее большинство производимых и используемых веществ не оценены с точки зрения их токсичности и экологической опасности.

Источники техногенных эмиссии подразделяются на организованные и неорганизованные, стационарные и подвижные. Организованные источники оборудованы специальными устройствами для направленного вывода эмиссии (трубы, вентиляционные шахты, сбросные каналы и желоба и т.п.);

эмиссии от неорганизованных источников произвольны. Источники различаются также по геометрическим характеристикам (точечные, линейные, площадные) и по режиму работы - непрерывному, периодическому, залповому.

Процессы и технологии. Источниками преобладающей части химического и теплового загрязнения являются термохимические процессы в энергетике - сжигание топлива и связанные с ним термические и химические процессы и утечки. Главные реакции, определяющие при этом эмиссию углекислого газа, паров воды и теплоты (Q):

Уголь: С + О 2 ¾® СО 2 и

Углеводороды: С n Н m +(n + 0,25m) О 2 ¾® nСО 2 + (0,5m)Н 2 О,

где Q = 102,2 (n + 0,25m) + 44,4 (0,5 m) кДж/моль.

Попутные реакции, определяющие эмиссию других загрязнителей, связаны с содержанием в топливе различных примесей, с термоокислением азота воздуха и со вторичными реакциями, происходящими уже в окружающей среде. Все эти реакции сопровождают работу тепловых станций, промышленных печей, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и реактивных двигателей, процессы металлургии, обжига минерального сырья. Наибольший вклад в энергетически зависимое загрязнение среды вносят теплоэнергетика и транспорт.

Рис. 6.2. Влияние теплоэлектростанции на окружающую среду

1 - котел; 2 - труба; 3 - паровая труба; 4 - электрогенератор;

5 - электроподстанция; 6 - конденсатор; 7 - водозабор для охлаждения конденсатора; 8 - водное питание котла; 9 - линия электопередачи;

10 - потребители электроэнергии; 11 - водоем

Общая картина воздействия теплоэлектростанции (ТЭС) на окружающую среду показана на рис. 6.2. При сжигании топлива вся его масса превращается в твердые, жидкие и газообразные отходы. Данные о выбросах главных загрязнителей воздуха при работе ТЭС приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Удельные выбросы в атмосферу при работе ТЭС мощностью 1000 МВт на разных видах топлива, г/кВт *час

Размах величин зависит от качества топлива и типа топочных агрегатов. Электростанция мощностью 1000 МВт, работающая на угле, при условии нейтрализации 80% диоксида серы ежегодно выбрасывает в атмосферу 36 млрд м 3 отходящих газов, 5000 т SO 2 , 10000 т NO x 3000 т пыледымовых частиц, 100 млн м 3 пара, 360 тыс. т золы и 5 млн м 3 сточных вод с содержанием примесей от 0,2 до 2 г/л. В среднем в топливной теплоэлектроэнергетике на 1 т условного топлива выбрасывается около 150 кг загрязнителей. Всего стационарными теплоэнергетическими источниками мира выбрасывается за год около 700 млн т загрязнителей различных классов опасности, в том числе около 400 млн т аэрополлютантов.

Число двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в мире превысило 1 миллиард. Около 670 млн из них - двигатели автомобилей. Остальное количество относится к другим видам транспорта, сельхозмашинам, военной технике, малой моторной технике и стационарным ДВС. Более 80% автопарка приходится на легковые автомобили. Из 3,3 млрд т нефти, добываемой сейчас в мире, почти 1,5 млрд т (45%) используются всеми видами транспорта, в том числе 1,2 млрд т - легковыми автомобилями.

Рассмотрим обмен веществ «среднего» легкового автомобиля с карбюраторным двигателем при расходе горючего в смешанном режиме движения 8 л (6 кг) на 100 км. При оптимальной работе двигателя сжигание 1 кг бензина сопровождается потреблением 13,5 кг воздуха и выбросом 14,5 кг отработанных веществ. Их состав отражен в табл. 6.2. Соответствующий выброс дизельного двигателя несколько меньше. Вообще в выхлопе современного автомобиля регистрируется до 200 индивидуальных веществ. Общая масса загрязнителей - в среднем около 270 г на 1 кг сжигаемого бензина – дает в пересчете на весь объем горючего, потребляемого легковыми автомобилями мира, около 340 млн т. Аналогичный расчет для всего автомобильного транспорта (плюс грузовые автомобили, автобусы) увеличит эту цифру по меньшей мере до 400 млн т. Следует также иметь в виду, что в реальной практике эксплуатации автотранспорта весьма значительны разливы и утечки горючего и масел, образование металлической, резиновой и асфальтовой пыли, вредных аэрозолей.

Таблица 6.2

Состав отработавших газов автомобиля, % по объему

Металлургические процессы основаны на восстановлении металлов из руд, где они содержатся преимущественно в виде окислов или сульфидов, с помощью термических и электролитических реакций. Наиболее характерные суммарные (упрощенные) реакции:

(железо) Fe 2 O 3 + 3С + O 2 . ¾®2Fe + СО + 2СО 2 ;

(медь) Cu 2 S + О 2 ¾® 2Cu + SO 2 ;

(алюминий, электролиз) Аl 2 O 3 + 2O ¾® 2А1 + СО + СО 2 .

Технологическая цепь в черной металлургии включает производство окатышей и агломератов, коксохимическое, доменное, сталеплавильное, прокатное, ферросплавное, литейное производства и другие вспомогательные технологии. Все металлургические переделы сопровождаются интенсивным загрязнением среды (табл. 6.3). В коксохимическом производстве дополнительно выделяются ароматические углеводороды, фенолы, аммиак, цианиды и целый ряд других веществ. Черная металлургия потребляет большое количество воды. Хотя промышленные нужды на 80 - 90% удовлетворяются за счет систем оборотного водоснабжения, забор свежей воды и сброс загрязненных стоков достигают очень больших объемов, соответственно порядка 25 - 30 м 3 и 10 - 15 м 3 на 1 т продукции полного цикла. Со стоками в водные объекты поступают значительные количества взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, соединений тяжелых металлов.

Таблица 6.3

Газовые выбросы (до очистки) основных переделов черной металлургии (без коксохимического производства), в кг/т соответствующего продукта

* кг/м поверхности металла

Цветная металлургия, несмотря на относительно меньшие материальные потоки производства, не уступает черной металлургии по совокупной токсичности эмиссии. Кроме большого количества твердых и жидких отходов, содержащих такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, ванадий, медь, хром, кадмий, таллий и др., выбрасывается и много аэрополлютантов. При металлургической переработке сульфидных руд и концентратов образуется большая масса диоксида серы. Так, около 95% всех вредных газовых выбросов Норильского горно-металлургического комбината приходится на SO 2 , а степень его утилизации на превышает 8%.

Технологии химической промышленности со всеми ее отраслями (базовая неорганическая химия, нефтегазохимия, лесохимия, оргсинтез, фармакологическая химия, микробиологическая промышленность и др.) содержат множество существенно незамкнутых материальных циклов. Основными источниками вредных эмиссии являются процессы производства неорганических кислот и щелочей, синтетического каучука, минеральных удобрений, ядохимикатов, пластмасс, красителей, растворителей, моющих средств, крекинг нефти. Список твердых, жидких и газообразных отходов химической промышленности огромен и по массе загрязнителей, и по их токсичности. В химическом комплексе РФ ежегодно образуется более 10 млн т вредных промышленных отходов.

Различные технологии в обрабатывающих отраслях промышленности, в первую очередь в машиностроении, включают большое число разнообразных термических, химических и механических процессов (литейное, кузнечно-прессовое, механообрабатывающее производства, сварка и резка металлов, сборка, гальваническая, лакокрасочная обработка и др.). Они дают большой объем вредных эмиссии, загрязняющих среду. Заметный вклад в общее загрязнение среды вносят также различные процессы, сопровождающие добычу и обогащение минерального сырья и строительство. Вклад различных отраслей промышленного производства в загрязнение среды отражен на рис. 6.3.

Сельское хозяйство и быт людей по собственным отходам - остаткам и продуктам жизнедеятельности растений, животных и человека - по существу не являются источниками загрязнения среды, так как эти продукты могут включаться в биотический круговорот. Но, во-первых, для современных агротехнологий и коммунального хозяйства характерен концентрированный сброс большей части отходов, что приводит к значительным локальным превышениям допустимых концентраций органики и таким явлениям, как эвтрофикация и заражение водоемов. Во-вторых, что еще серьезнее, сельское хозяйство и быт людей являются посредниками и участниками рассредоточения и распространения значительной части промышленных загрязнений в виде распределенных потоков эмиссии, остатков нефтепродуктов, удобрений, ядохимикатов и различных употребленных изделий, мусора - от туалетной бумаги до заброшенных ферм и городов.

Техногенезом называют процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека. Техногенез заключается в преобразовании биосферы, вызываемом совокупностью геохимических процессов, связанных с технической и технологической деятельностью людей . В большинстве случаев производственная деятельность человека сопровождается негативным воздействием на биосферу, результатом которого является постепенная её деградация. Одним из основных компонентов этого процесса является антропогенное загрязнение экосистем. Непрерывно возрастающая хозяйственная деятельность человека привела к тому, что во многих развитых странах практически не осталось не загрязнённых регионов. Экономический ущерб от загрязнения окружающей среды (ОС) в развитых странах приравнивается потере 5-10% валового национального продукта. Для России экологический ущерб ежегодно составляет 50-100 млрд. руб. (в ценах 1990 г.) . Россия характеризуется некоторыми особенностями социально-экономического развития, обусловливающими интенсивную деградацию природной среды :
– промышленность в РФ всё ещё остаётся по преимуществу добывающей и включает многие ресурсо- и энергоёмкие производства;
– технологический потенциал страны не превышает уровня 70-х годов, то есть соответствует периоду «грязной индустрии»;
– высока степень износа промышленного оборудования и крайне низка обеспеченность производств очистными сооружениями, что повышает риск аварий с тяжёлыми экологическими последствиями.

В ОС в результате хозяйственной деятельности человека выводится большое количество органических и неорганических веществ самых различных химических классов. Рассмотрение всех их не входит в наши задачи и в настоящем обзоре мы ограничимся только тяжёлыми металлами (ТМ). Кроме химического загрязнения биосфера Земли подвергается физическому загрязнению. С конца 40-х годов ХХ столетия ОС испытывает интенсивное радиационное загрязнение. Кроме того, с интенсивным развитием электротехники и электронных средств связи происходит резкое антропогенное возрастание электромагнитного фона биосферы и, особенно, производственной и жилой сфер человека.

Генетические эффекты некоторых химических классов соединений (например, пестицидов) изучены достаточно хорошо, хотя много нерешённых проблем есть и в этих областях. Менее исследована мутагенность ТМ. Объясняется это тем, период методического совершенствования экспериментального мутагенеза совпал с периодом широкого использования во всём мире пестицидов. Интенсивное загрязнение ОС пестицидами и их непосредственная угроза здоровью и наследственности людей и обусловила пристальное внимание к их генетическим эффектам. В настоящее время, в связи с совершенствованием биологической избирательности и усилением биологической активности пестицидов, их доля в суммарном загрязнении природной среды постепенно снижается. Но вместо них приоритетными загрязнителями среды становятся ТМ. Поэтому наши недостаточные знания о мутагенности ТМ для организмов различных уровней организации становятся препятствием для совершенствования природоохранной практики.

Генетические эффекты электромагнитных полей в настоящее время практически не исследованы и в связи с этим опубликованных работ по этому вопросу очень немного.

Так как антропогенное загрязнение ОС происходит комплексно, т.е. одновременно большим количеством химических и физических факторов, представляют интерес генетические эффекты комбинированного, комплексного и сочетанного действия этих факторов. Эта область экспериментального мутагенеза также изучена очень слабо. Ниже мы приводим обзоры источников и масштабов загрязнения ОС факторами, исследуемыми нами, а также их мутагенных свойств.

1.1.1. Загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами

В середине 70-х годов руководителем токсикологической группы программы «Человек и биосфера» Ф. Корте загрязняющие биосферу группы веществ были расположены в такой, убывающий по степени их опасности, ряд: пестициды, ТМ, окислы углерода и серы. По мнению Ф. Корте, в начале XXI века ТМ переместятся в этом ряду на первое место () . По всей вероятности, этот мрачный прогноз сбылся к концу 90-х годов, по крайней мере, для России .

К тяжелым металлам относят группу химических элементов с плотностью более 5 г/см 3 или атомной массой более 40. Распределение масс ТМ, биологический круговорот и миграционные циклы ТМ рассмотрены в ряде обзоров .

В пределах каждого зонального типа почвы могут существовать территории различной площади с резко различающимся химическим составом почвенного покрова. Это так называемые природные биогеохимические аномалии. В зоне деятельности многих промышленных предприятий (рудников, шахт, металлургических заводов и др.) возникают техногенные биогеохимические аномалии (провинции). Повышенные концентрации ТМ в биокосных компонентах природной среды (природные геохимические провинции) могут возникнуть в местах выхода рудоносных пород на земную поверхность. Разработка металлических руд приводит к интенсивному загрязнению среды, и природная геохимическая провинция трансформируется в техногенную . Например, горнодобывающие предприятия выбрасывают ежегодно до 20 млн. т пылегазовых веществ, значительную долю в которых составляют аэрозольные частицы различных соединений ТМ. Интенсивным источником загрязнения окружающей среды ТМ являются предприятия по переработке и обогащению металлических руд. Обогатительные фабрики ежегодно отправляют в хвостохранилища и очистные сооружения до 10 км 3 твёрдых и жидких отходов . Интенсивным источником локального загрязнения среды ТМ может быть транспорт, перевозящий рудничные концентраты металлов от обогатительных фабрик к месту их дальнейшей переработки. Загрязнение происходит в результате распыления мелких фракций концентратов .

В настоящее время человечество извлекает из Земли свыше 120 млрд. тонн различных руд, топлива и строительных материалов. Значительная часть добытого поступает в отходы и отвалы, подвергается водной и ветровой эрозии, продукты которой, распыляясь в атмосфере или растворяясь в воде, загрязняют ОС. Содержания различных элементов (в том числе и ТМ) в экосистемах различных растительных зон Земли в настоящее время интенсивно изучается .

Средние уровни антропогенного глобального поступления в биосферу ТМ показаны в табл. 1. Общая токсичность приведенных в таблице ТМ значительно превышает суммарную опасность радиоактивных и органических загрязнений.

Таблица 1. - Уровни глобального поступления тяжелых металлов в биосферу, млн. т/год .

Элемент	Воздух	Вода	Почва
Цинк	131,88	226	2245
Медь	35,37	112	2073
Свинец	332,35	138	1354
Никель	55,65	113	412
Мышьяк	18,82	41	97
Молибден	3,27	11	102
Селен	3,79	41	42
Сурьма	3,51	18	57
Ванадий	8,6 0	12	67
Кадмий	7,57	9,4	28
Ртуть	3,56	4,6	12

В начале 90-х годов исследователи из университета штата Монтана определили, что за последнее десятилетие XX века в США в процессе измельчения, обогащения, переработки и плавки металлов только в водные источники будет выброшено от 7·10 3 до 70·10 3 тонн ТМ .

На территории РФ есть несколько регионов (Средний и Южный Урал, Кольский полуостров, юг Сибири), в которых сосредоточены особенно опасные в экологическом отношении отрасли: энергетика, добыча сырья, производство искусственных материалов, военная промышленность. Подобные производственные комплексы очень устойчивы и их трансформация в экологически менее опасные сопряжена с большими экономическими затратами, не реальными на данном этапе развития государства. Чрезвычайно сложная экологическая обстановка существует в крупных промышленных городах. Примером тому может служить Москва, в которой на территории около 5% суммарный показатель загрязнения среды достигает предельных значений, установленных для районов экологических бедствий. Почва в некоторых районах столицы очень сильно загрязнена цинком, свинцом, медью, хромом, ванадием, ртутью, никелем, оловом, кадмием и другими ТМ . Следовательно, интенсивное воздействие таких промышленных центров на экосистемы и здоровье населения в обозримом будущем будет продолжаться. В связи с этим развитие методов биологической индикации в экологическом мониторинге является приоритетным направлением в природоохранной практике .

В России к началу ХХ столетия на душу населения приходилось 4,5 га нарушенных ландшафтов, тогда как в США – 3,6 га (при значительно более интенсивном сельском хозяйстве и более разветвлённой инфраструктуре), в странах Западной Европы – от 0,25 (в Нидерландах) до 1,2 га (в Испании). Обширные нарушения экосистем произведены в Европейской части, на Севере, на Среднем и Южном Урале и на юге Сибири вдоль Сибирской железной дороги . В городских и промышленных районах России ТМ загрязнены 10 млн. га почвы . Например, в окрестностях г. Мончегорска, находящегося в зоне влияния выбросов промышленных предприятий РАО «Норильский никель», в почве содержание меди в 250, а никеля в 450 раз выше природного фона. В результате этого загрязнения на площади 3500 км 2 ягоды и грибы загрязнены никелем до уровня, представляющего опасность для человека . ПО «Печенганикель» в период 1970-1990 гг. ежегодно выбрасывало в атмосферу от 140 до 449 тонн аэрозольного никеля, до 300 т меди и до 18 т кобальта. За 14 лет (1979-1992 гг.) на единицу площади водосбора одного из озёр (Кочеявр) выпало из атмосферы 11,2 г/м 2 никеля, 2,6 г/м 2 меди, что составило для всего водосбора 1,1 и 1,2 т соответственно. Значительная часть выпадений попала в озеро и захоронено в донных отложениях. У рыб, обитающих в этом и соседних озёрах, наблюдается субтоксические эффекты . Высокий уровень загрязнения растениеводческой и животноводческой продукции регистрируется в зоне выбросов Новолипецкого металлургического комбината. Например, в молоке регистрируются концентрации хрома – до 250 ПДК, никеля – до 3 ПДК, свинца – до 1,9 ПДК, железа – до 33 ПДК .

К загрязнению окружающей среды ТМ может вести не только разработка месторождений и обогащение руд. В процессе угледобычи извлекается большое количество пустой породы, которую складируют в отвалах на поверхности Земли. К концу 80-х годов в отвалах предприятий угледобывающей промышленности находилось более 3,3 млрд. м 3 породы, занимавших более 10 тыс. га. В отвалах обычно содержатся легкорастворимые соли ТМ. Сильно засоленными (от 1,5 до 4,3%) являются породы отвалов Подмосковного угольного бассейна. Химическую активность отвалов определяют содержащиеся в породе соединения серы. В результате их окисления образуется серная кислота, которая способствует химическому разложению многих минералов и трансформации соединений ТМ в растворимые формы. Разработка угольных месторождений и эрозия отвальных пород сопровождается значительным увеличением минерализации подземных вод. Очень сильному загрязнению подвергаются подземные воды в зоне отвалов шахт Подмосковного и Кизеловского угольных бассейнов, состоящих из токсичных пиритизированных пород .

Интенсивным источником ТМ являются аэрозольные выбросы предприятий топливно-энергетического комплекса (ГРЭС, ТЭС, ТЭЦ), особенно те из них, которые топятся каменным углем или нефтепродуктами. Вокруг крупных ТЭС образуются участки загрязнения ТМ диаметром 10-20 км . Кроме того, ТМ загрязняются и поверхностные водоёмы . Например, ТЭЦ и ГРЭС Москвы ежесуточно сливают в городскую канализацию или непосредственно в р. Москву около 100 т солей, образующихся при очистке фильтров .

Большое количество сточных вод, содержащих ТМ, сбрасывают в канализацию или непосредственно в природные водоёмы предприятия металлообработки и машиностроения. Так, предприятия Москвы сливают в канализацию 720 тыс. м 3 сточных вод, причём из 800 промышленных объектов, имеющих локальные очистные сооружения, только на 66 сточные воды очищаются до установленных норм. В результате в осадках городских станций аэрации ежесуточно накапливается до 15,6 т ТМ . Одним из основных источников загрязнения окружающей среды ТМ являются гальванические производства на предприятиях машиностроения и приборостроения. На территории бывшего СССР их насчитывалось более 8 тыс.; из них 960 – в Москве и большая часть из оставшихся – в России. Для гальванопокрытий используется только около 30 % общей массы цветных металлов и 70-90% используемого для этих целей количества идёт в сточные воды. В результате ежегодный средний объём гальванических сточных вод составляет 1 км 3 с содержанием в растворённом виде 50 тыс. тонн ионов ТМ, 100 тыс. тонн кислот и щелочей. Как правило, гальванические цехи и участки не имеют очистных сооружений, а сами они располагаются непосредственно среди жилых кварталов .

Каждое промышленное предприятие, в зависимости от объёмов и вредности выбросов, имеет вокруг себя санитарно-защитную зону (СЗЗ) радиусом от 3 до 5 и более км. СЗЗ – это узаконенный участок загрязнения. В РФ к 1990 году под СЗЗ было отчуждено 103 млн. га при общей площади сельскохозяйственных угодий 556,3 млн. га, в том числе 226,7 млн. га пашни . Вместе с тем, промышленные предприятия загрязняют не только СЗЗ, но и прилегающую территорию в пределах 10-30 км, особенно в направлении господствующих ветров.

Большинство ТМ образуют геохимические аномалии вокруг точечных источников промышленного характера (заводы, комбинаты, рудники). Исключение составляет свинец, повышенные концентрации которого приурочены, в основном, к землям населённых пунктов и прилегающих к автодорогам участков. Связано это с использованием этиолированного автомобильного топлива . Большая часть ТМ, содержащихся в воздушных выбросах промышленных предприятий, в конечном счёте, попадает в почву, где происходит их постепенное накопление . В результате специальных исследований установлено, что в чёрной и цветной металлургии экологически значимый результат может быть достигнут при сокращении валовых выбросов в 10 и более раз. Реально же министерства и ведомства к категории природоохранных относят долгосрочные планы снижения объёмов выбросов всего в 1,5-2 раза .

В результате условий, описанных выше, во многих промышленных регионах России складывается очень тяжёлая экологическая обстановка. Например, вокруг машиностроительного завода в г. Воткинске (Пермская обл.) содержание ТМ воде и почве в 5-6 раз превышает ПДК . Содержание ТМ (марганец, хром, никель, железо, медь и др.) в природных средах г. Кемерово в 50-100 раз превышает фоновое, почва окружающей город 10-километровой зоны содержит от 2 до 22 ПДК цинка, от 1,5 до 31 ПДК свинца, от 30 до 35 ПДК мышьяка. В 10-километровой зоне вокруг г. Новокузнецка в почве наблюдаются 6-кратные превышения ПДК по кадмию, 2-3-кратные – по меди и никелю . В этих зонах расположены жилые рабочие посёлки с индивидуальными приусадебными участками, дачные участки горожан. Выращенные на такой почве сельскохозяйственные растения содержат большое количество ТМ (табл. 2) и других вредных веществ.

Таблица 2. - Содержание тяжелых металлов в пищевых растениях (мг/кг), выращенных в зоне влияния цинкового завода, г. Белово, Кемеровская область

Вид растения
Картофель
Лук, листья
Лук, луковица
ПДК в овощах

Некоторое количество ТМ может поступать в агроэкосистемы с минеральными удобрениями и некоторыми видами пестицидов, содержащих в своём составе медь, ртуть, хром . Другим интенсивным источником загрязнения агророэкосистем ТМ (мышьяком, хромом, свинцом, ртутью, никелем, ванадием и др.) являются илы промышленных и коммунальных очистных сооружений, широко используемые для удобрения сельскохозяйственных полей . Результаты исследований, оценивающих вклад минеральных удобрений, пестицидов и илистых фракций очистных сооружений в накопление ТМ живыми организмами достаточно противоречивы и требуют дальнейшего изучения .

Почва дольше других компонентов среды сохраняет аккумулированные вещества. По мнению специалистов, ТМ будут сохраняться в почве практически вечно . Так, продолжительность первого периода полуудаления ТМ, по расчётам К. Иимуры с соавторами , для почв в условиях лизиметра варьирует для цинка от 70 до 510 лет, для кадмия от 13 до 1100 лет, для меди от 310 до 1500 лет и для свинца от 740 до 5900 лет.

Поскольку часть наших исследований связана с выяснением мутагенности ТМ, поступающих в растения из почвы, необходимо остановиться на некоторых физико-химических характеристиках почв, определяющих доступность металлов растениям.

Миграция ТМ по трофическим цепям начинается с аккумуляции их растениями. Накопление ТМ растениями и их токсичность детерминированы главным образом количеством подвижных форм ТМ в почве, а не валовым их содержанием. Соотношение подвижных и связанных форм ТМ в значительной степени обусловлены типом и свойствами почвы: гранулометрическим составом, содержанием органических веществ, ёмкостью обменных катионов, рН среды, содержанием фосфатов . На подвижность и поступление ТМ в растения влияют многие факторы: видовая принадлежность и физиологическое состояние растения, почвенные характеристики, климатические условия. Поэтому, детально изучив эти процессы, можно в значительной степени влиять на экологическую чистоту получаемой продукции, поступление ТМ в организм животных и человека. Изменяя интенсивность поступления металлов в организм, можно регулировать интенсивность мутагенной нагрузки.

Техногенное загрязнение почв ксенобиотиками оказывает сильное влияние на микрофлору почвы. В промышленной зоне очень сильное загрязнение почвы ТМ вызывает полное исчезновение в почве водорослей. Загрязнение ТМ и кислотами ведёт к формированию сообществ, где преобладают зелёные водоросли. При подщелачивании почвы или загрязнении её органическими веществами в альгогруппировках начинают преобладать синезеленые водоросли . Повышение концентрации ТМ в почве влияет на численность микроскопических грибов и Azotobacter в почве. Динамика численности зависит от видовой принадлежности грибов и бактерий, природы тяжёлого металла и его концентрации в почве . Микрофлора может связывать более половины подвижных форм железа, цезия и некоторых других ТМ, которые попадают на поверхность почвы с растительным опадом и аэрозольными выпадениями. Связывание катионов ТМ микроорганизмами зависит от температуры и влажности среды. Связывание цезия не уменьшается с повышением его концентрации в почвенном растворе, поэтому почвенные микроорганизмы могут связывать значительные количества радионуклидов. Особенно эффективным накопителем цезия являются почвенные грибы. Почвенные микроорганизмы могут связывать 3% кобальта, 11% железа, 22% кальция и стронция, 24% цезия, содержащихся в растительном опаде. Высушивание и замораживание может приводить к освобождению 95% цезия, включённого в биомассу микробов .

В хвойных лесах эпифитный лишайниковый покров деградирует по мере приближения к промышленному источнику полиметаллической пыли; в слоевищах лишайников увеличивается содержание никеля (более 90 мг/кг сухого вещества) и меди (более 200 мг/кг) . Была обнаружена интересная особенность реакции лишайников на техногенное загрязнение экосистем . Оказалось, что зависимость «доза-эффект» реакции лишайников на загрязнение точечного источника эмиссии ТМ существенно не линейна и в большинстве случаев имеет S-образный вид, причем переход между фоновым и импактным состоянием растений очень резкий. Происходит этот переход когда импактный уровень загрязнения превышает фоновый в 1,5-2,3 раза.

Среди сельскохозяйственных растений наиболее активно накапливают ТМ овощные культуры, особенно кормовая свекла и бобовые культуры. Многие ТМ значительно слабее проникают в вегетирующие органы пшеницы: в листьях этого растения концентрация свинца в 20-40 раз меньше, чем в корнях, кадмия – меньше в 20 раз . Этот факт свидетельствует о наличии в корнях барьера, существенно затрудняющего проникновение токсичных ионов в подземные органы растений. Авторы предполагают, что основная часть ТМ была задержана на периферии корней в зоне так называемого пояска Каспари. Вместе с тем, устойчивость растений к одному из ТМ никак не связана с устойчивостью к другим металлам . По степени токсичности исследованные ТМ могут быть расположены в следующий ряд :
Нg(II) > Cu(II) > Pb(II) > Cd(II) > Cr(III) > Zn(II) >Ni(II) > Al(III).

Избыток ТМ, поступающих из почвы в растения, вызывает у них нарушение баланса питательных элементов, нарушает синтез многих ферментов, витаминов, пигментов . Тем не менее, растения достаточно легко приспосабливаются к относительно высоким концентрациям ТМ в почве. Ярким примером тому может быть быстрое заселение растениями отработанных после добычи металлической руды отвалов «пустой» породы. Например, отдельные особи злаков полевицы (Agrostis tenius ) и овсяницы (Festica ovina ) достаточно хорошо растут на почвах, содержащих до 1% свинца .

Между средним многолетним содержанием ТМ в атмосфере и коре древесных пород, растущих в загрязнённой ТМ зоне, доказаны достаточно тесные корреляции . Содержание ТМ в растениях, как правило, не зависит от их содержания в городских почвах. Такая взаимосвязь была обнаружена только для никеля, свинца и меди. Связано это, возможно, с тем, что ТМ находятся в малодоступной растениям форме .

Общее представление о содержании ТМ в почве и некоторых сельскохозяйственных растениях Тульской области можно составить по результатам немногочисленных опубликованных работ табл. 3).

Таблица 3 - Валовое содержание тяжёлых металлов (мг/кг) в почве и зерне растений Плавского района Тульской области (усреднённые данные)

			Яровая пшеница	Озимая пшеница
Марганец

Вопросы накопления ТМ и их токсичности для животных, которым посвящён широкий круг работ , не входят в задачи нашего обзора. Отметим лишь некоторые ключевые моменты.

Для анализа мутагенной опасности загрязнения экосистем ТМ целесообразно знать фоновые уровни их содержания в биокосных средах и биологических объектах (табл. 4).

Таблица 4 - Содержание исследуемых тяжелых металлов в почвах, пресных водах, растениях и мышечной ткани животных (мкг/кг сухой массы)

		Пресные воды	Растения	Животные
Стронций

Опасность загрязнения окружающей среды ТМ ведёт к избыточному их поступлению и аккумулированию в организме. Различные уровни суточного поступления ТМ в организм человека показаны в табл. 5.

Таблица 5. - Суточные дозы поступления тяжёлых металлов в организм человека (в расчете на массу 70 кг)

	Поступление в организм (г/сут)
	дефицитное	нормальное	токсичное	летальное

Поступление ТМ с пищей в животных экологически близких видов, обитающих в одном и том же районе, может существенно различаться, поскольку зависит от пищевой специализации. Существование таких различий показано, например, при исследовании птиц в зоне влияния выбросов медеплавильного завода . Следовательно, в одних и тех же районах влияние ТМ на наследственность животных различных видов будет различным.

Депонирование ТМ организмами в существенной степени зависит от их физиологической роли в организме. Показано, что увеличение в рационе рыжих полёвок физиологически активных меди и цинка (в 9 и 2,2 раза соответственно) практически не приводит к возрастанию уровня этих элементов в тканях животных. Иная картина наблюдается в случае свинца и кадмия. Увеличение их поступления в организм с пищей (в 1,2-1,9 и 2,6-5,4 раза соответственно) приводит к существенному повышению содержания этих металлов в организме животных . Аналогичные процессы отмечены у американской норки . Поступление в экосистемы ТМ с промышленными и коммунальными стоками может приводить к активному их накоплению в верхних ярусах трофических пирамид. Логично предположить, что мутагенез, индуцированный тяжёлыми металлами у животных одной и той же экосистемы, может быть более интенсивным у организмов, стоящих на более высоких ступенях трофических пирамид.

Во многих генетических исследованиях используют грызунов. Поэтому важно отметить зависимость содержания ТМ в тканях грызунов от сезона их отлова и, следовательно, возраста зверьков (табл. 6).

Таблица 6. - Зависимость накопления микроэлементов от сезона отлова (возраста) грызунов август/май, относительные единицы)

	Микроэлемент
Microtus oeconomus
Clethriomys glereolus

Если учесть, что с возрастом отклик организмов на действие кластогенов усиливается, то у разных особей в разновозрастной выборке частота генетических нарушений может варьировать. Установлена также неодинаковая степень аккумуляции ТМ самцами и самками (табл. 7), что также может отражаться на интенсивности мутагенеза у животных разных полов.

Таблица 7. - Зависимость накопления микроэлементов от пола животных (самцы/самки, относительные единицы)

	Микроэлемент
Microtus oeconomus
Clethriomys glereolus
Cl. granulatus
Cl. glabratus

По данным Минздрава РФ в 1998 г. около 50 млн. россиян проживает в условиях 10-кратного превышения концентрации вредных веществ в воздухе. Половина этих веществ выбрасывается автотранспортом. В настоящее время российские автомобили выбрасывают в атмосферу в 30-50 раз больше токсичных веществ на 1 километр пробега, чем автомобили США или стран Западной Европы. Суммарный выброс вредных веществ от автотранспорта составляет 15,6 млн. т/год . Газовые выбросы автотранспорта и промышленных производств содержат большое количество мутагенных веществ, в том числе и ТМ. С помощью люминесцентного спектрального анализа клеток хвои сосны было показано негативное влияние в зимнее время выбросов котельных, работающих на бурых углях Подмосковного угольного бассейна, на метаболические процессы растений. Установлено, что на территории в 425 км 2 вокруг точечного источника газовых выбросов коксохимического производства у растений обнаруживаются повышенные частоты аберраций хромосом (АХ) . Доказано кластогенное действие выбросов завода, выплавляющего свинец, на наследственные структуры клеток ели (Picea abies ) . У винограда, растущего в зоне воздействия промышленных выбросов предприятий и районах, перегруженных автотранспортом, обнаружены существенные нарушения макро- и микроспорогенеза . Аналогичные нарушения в микроспорогенезе обнаружены у Vicia cracca в промышленных зонах г. Новокузнецка.

С использованием теста Эймса было показано, что ацетоновые экстракты образцов воздуха, взятых на рабочих местах металлургического производства, в несколько раз более мутагенны, чем образцы воздуха, взятые в административных помещениях . Доказана мутагенность пылей никелевых руд . Для оценки генотоксичности выбросов никелевой домны крыс подвергали воздействию доменных дымных аэрозолей при концентрациях твёрдого вещества от 1 до 100 мг/м 3 . Кроме окислов железа и никеля в аэрозолях были обнаружены окислы хрома, кобальта, алюминия, свинца, цинка и др. Был установлен чёткий зависимый от дозы цитогенетический эффект () .

При исследовании 28 работников дорожной полиции со стажем работы более 10 лет было установлено, что в клетках их периферической крови частота клеток с аберраций хромосом и частота сестринских хроматидных обменов статистически достоверно выше, чем у лиц контрольной группы (15 человек). Это повышение не коррелировало с содержанием в крови свинца или продолжительностью стажа .

Помимо аэрозольных выбросов тяжёлые металлы могут поступать в окружающую среду с промышленными, сельскохозяйственными и коммунальными стоками. Вокруг рудных месторождений формируются водные потоки рассеяния, в которых многие токсичные компоненты могут значительно превышать установленные для них ПДК. Повышенная мутагенность стоков предприятий цветной металлургии доказана многочисленными исследованиями. Погосян с сотр. исследовали процесс микроспорогенеза у традесканции после обработки цветочных бутонов стоками производства цветной металлургии, содержащими соединения меди, цинка, свинца и других металлов. Установлено, что количество нарушений возрастает при длительной (1,5 мес.) обработке. Л.А. Гукасян с сотр. , используя традесканцию, доказали мутагенность стоков медно-молибденового комбината. Соколов В.В. и Ганаси Е.Э. показали увеличение частоты АХ в клетках корешков V. faba и С. capillaris при их проращивании на техногенном иле донных отложений, содержащем ТМ.

Твердые отходы промышленных предприятий, связанных с переработкой металлических руд и металлообработкой представляют существенную опасность для окружающей среды. Обусловлено это большими объёмами отходов, высоким содержанием в них тяжёлых металлов и других токсичных соединений. При воздействии факторов ОС отходы эродируют, и в виде пыли или дождевых стоков попадают в природную среду. Генетическая опасность подобных отходов доказана. Например, с помощью теста Эймса показана мутагенность водных вытяжек промотходов керамического, литейного, гальванического и др. производств, где основными компонентами являлись различные тяжёлые металлы .

1.1.2. Загрязнение окружающей среды радионуклидами

Живые организмы, населяющие Землю, подвергаются воздействию естественных источников ионизирующей радиации. Последние могут быть разделены на две группы: космические источники и источники, находящиеся на Земле (например, радиоактивные геологические породы, радон). Уровень космического излучения относительно стабилен. Мощность эквивалентной дозы внешнего облучения, обусловленной космическим излучением, соответствует приблизительно 3,2-10 –8 Зв/ч на уровне моря. При подъёме над уровнем моря мощность дозы этого облучения возрастает. Доза внешнего облучения, получаемая населением от земных естественных источников, определяется геологическим составом материнских, почвообразующих пород. Доза этого излучения для большей части населения составляет приблизительно 3,5·10 –8 Зв/ч. В некоторых районах Земли, в тех местах, где на поверхность выходят радиоактивные породы, доза, получаемая населением, может быть в 10 раз больше .

Глобальное загрязнение биосферы антропогенными радионуклидами началось с 1945 г, с момента начала испытания и использования ядерного оружия. За период с 1945 по 1980 гг. в атмосфере Земли было произведено 450 ядерных взрывов общей мощностью 545 Мт. Образовавшиеся в результате взрывов радиоактивные продукты оказались в атмосфере и воздушными течениями были разнесены практически по всей поверхности Земли. Мониторинг радиоактивных выпадений, проведенный на территории Москвы, показал, что с конца 50-х годов до 1964 г. (период активных испытаний ядерного оружия в атмосфере) плотность выпадений периодически превышала 1000 мКи/км 2 . Содержание радионуклидов в воздухе в это время достигало (110-450)·10 –17 Ки/л. В период 1964-1980 гг. плотность радиоактивных выпадений составляла 12-100 мКи/км 2 . Содержание радионуклидов в атмосферном воздухе за этот период колебалась в пределах (2,5-81)·10 –17 Ки/л. После прекращения испытания ядерных боезарядов в атмосфере плотность выпадений стабилизировалась на уровне 6,5-8,7 мКи/км 2 . Соответственно снизилось до (0,4-1,7)·10 –17 Ки/л содержание радионуклидов в атмосферном воздухе. Авария на ЧАЭС привела к увеличению плотности выпадений в 1986 г. до 418 мКи/км 2 , которая затем снизилась в последующие годы .

Фоновым загрязнением радионуклидами и последствиями Чернобыльской катастрофы радиоэкологические проблемы России и стран СНГ не исчерпываются. Жёсткие рамки обзора не позволяют рассмотреть в нём радиобиологические проблемы, обусловленные распадом радона и облучением, которое получает население России в результате медицинских обследований, а также проблемы связанные с существованием обширных районов радиационного загрязнения на Семипалатинском полигоне, Новой Земле и территории Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС). Вместе с тем нет необходимости доказывать, что радиационное загрязнение экосистем достаточно велико и радиобиологические проблемы сочетанного действия химических мутагенов и ионизирующей радиации чрезвычайно актуальны для биоты и населения многих регионов бывшего СССР .

Тульская область, где проведена часть наших исследований, подверглась радиоактивному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС. В связи с этим необходимо рассмотреть часть радиобиологических проблем, связанных с влиянием радиационного загрязнения на биоту.

В 1996 году в России работало 9 атомных электростанций, в которых эксплуатировалось 29 энергоблоков с установленной мощностью 21 тыс. МВт. По данным Российского информационно-аналитического центра по предупреждению аварийных ситуаций на объектах атомной энергетики ни один из этих энергоблоков не отвечает в полной мере современным требованиям безопасности. За период 1993-1996 гг. на АЭС зарегистрировано 550 нарушений нормальной работы реакторов. Хранилища отработанного ядерного топлива при АЭС переполнены и на всех 9 АЭС продолжается накопление отработанного ядерного топлива сверх проектных значений .

В апреле 1986 г. на 4 блоке Чернобыльской АЭС произошла авария. В результате взрыва в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. В зависимости от расстояния и времени, прошедшего с момента взрыва до выпадения радионуклидов на поверхность Земли, эти выпадения делят на три типа: 1) ближние, 2) тропосферные, (формирующиеся в тропосфере и выпадающие на почву в направлении следа в течение 20-30 дней) и 3) глобальные .

Общая площадь земель с плотностью загрязнения 137 Сs более 1 Ки/км 2 составила 3,2% европейской территории бывшего СССР и более 0,2 Ки/км 2 – 23%. Площади, подвергшиеся загрязнению в результате аварии на ЧАЭС, приведены в табл. 8 и 9.

Таблица 8. - Площади территорий (тыс. га), загрязнённых 137 Сs в результате аварии на ЧАЭС

Государство	Степень загрязнения, Ки/км 2
Белоруссия

Таблица 9. - Распределение загрязнённых 137 Сs площадей с уровнем от 1,0 до 5,0 Ки/км 2 по административным территориям Европейской части России

Территория	Площадь загрязнения
	км 2	%
Белгородская	1620	6,4
Брянская	6050	17,3
Воронежская	1160	2,2
Калужская	3500	11,7
Курская	1200	4,0
Липецкая	1470	6,1
Ленинградская	850	1,0
Мордовия	1630	6,3
Нижегородская	20	0,02
Орловская	9300	37,2
Пензенская	4130	9,6
Рязанская	5210	13,0
Саратовская	150	0,2
Смоленская	100	0,2
Тамбовская	330	1,0
Тульская	10320	39,7
Ульяновская	1060	2,9
ИТОГО	48100

Примечание: В таблице не указаны площади с загрязнением более 5 Ки/км 2 .

На территории, загрязнённой в результате аварии на ЧАЭС наблюдается так называемая пятнисто-мозаичная структура загрязнения местности, которая обусловливает на фоне среднего радиационного уровня, характерного для данной местности, наличие локальных пятен со значительно большей плотностью загрязнения. Так, по данным Плавского центра химизации в Плавском районе Тульской области при среднем уровне радиационного загрязнения 10-15 Ки/км 2 были зарегистрированы пятна до 40 Ки/км 2 .

За пределами 30 км зоны ЧАЭС (в границах Украинского Полесья) биологическая доступность 137 Cs высока и сравнима с доступностью нуклида, внесённого в водорастворимой форме . Это, по мнению авторов, позволяет все многолетние экспериментальные данные, полученные до аварии на ЧАЭС по динамике цезия в экосистемах, использовать для оценки возможных уровней загрязнения продуктов растениеводства на территориях ЧРС. Однако данные, полученные нами на территории Тульской области , свидетельствуют о том, что практически весь цезий (по крайней мере – к 1997 году) находится в связанном почвенным поглощающим комплексом виде. Поэтому поступление 137 Cs в растения в основном определяется их биологическими свойствами. Полученные нами результаты согласуются с данными о формах радионуклидов в почвах ВУРС (табл. 10).

Таблица 10. - Содержание (%) водорастворимых (А), обменных (В), кислотно-растворимых (С) и фиксированных (D) форм радионуклидов в почвах Восточно-Уральского радиоактивного следа спустя 36 лет после аварии .

Почвы	137 Cs				90 Sr
	A	B	C	D	A	B	C	D
Дерново-подзолистые	0,20	0,40	0,4	99,0	2,5	45,8	44,2	7,5
Серые лесные	0,02	1,18	2,7	95,1	2,4	58,0	30,0	9,6
Чернозёмные	0,10	1,10	2,1	96,6	1,8	55,9	30,9	11,4

Оценка доз ионизирующей радиации, полученных населением в результате аварии на ЧАЭС и принесённого этими дозами вреда, сильно различается у различных авторов . В 1988 году Министерством здравоохранения был принят норматив «Предел индивидуальной дозы за жизнь, установленный для населения, контролируемых районов РСФСР, БССР и УССР, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на чернобыльской АЭС», равный 35 бэрам. Если доза выше, то требуется отселение людей на чистые территории. Однако этот предел, являющийся критерием для отселения, был превращён в верхний предел приемлемого риска, по которому население, получающее менее 35 бэр за жизнь, не отселялось и ему гарантировалось безопасное проживание . Вместе с тем, если исходить из беспороговой концепции зависимости стохастических генетических эффектов от дозы облучения, то считать безопасным для здоровья проживание в заражённых районах некорректно. Вывод о безопасности дозы в 35 бэр был сделан на основе сведений, полученных ранее 1988 года. Более того, существует мнение, что никакой научной системы взглядов относительно безопасности дозы 35 бэр нет. Есть лишь волевое решение приравнять население, проживающее в пострадавших районах, к людям, живущим около атомной станции, для которых установлена доза 0,5 бэр. Умножением этой величины на 70 лет (средняя продолжительность жизни), и была получена величина 35 бэр . В последнее десятилетие более точные эпидемиологические и дозиметрические сведения Международной комиссии радиологической защиты (МКРЗ) свидетельствуют о том, что риск появления злокачественных новообразований при 35-бэрной концепции был недооценён в 2-4 раза. Кроме того, при совместном действии облучения и некоторых факторов физической и химической природы риск появления злокачественных заболеваний и мутагенных эффектов может возрасти десятикратно.

Если исходить из дозы, которая была до Чернобыльской катастрофы, а это 100 мбэр (или 7 бэр за жизнь), то на Украине, в Белоруссии и России пришлось бы отселять более 1,5 млн. человек.

1.1.3. Загрязнение окружающей среды электромагнитными полями

Человек практически постоянно подвергается воздействию магнитных и электромагнитных полей в связи с применением многих машин и приборов, которые используются на транспорте, в промышленности и в быту. Средний уровень плотности потока энергии, которому подвергается население, составляет 0,005 мкВт/см 2 . На производстве уровни значительно выше. Уровни напряжённости электрических полей на подстанциях могут достигать 20 кВ/м 2 , под ЛЭП - 10 кВ/м 2 . Электромагнитные поля действуют на регуляторные механизмы на всех уровнях организации живых существ, включая молекулярные, внутриклеточные и межклеточные. Возможно, что одним из таких механизмов является электролитный обмен . Воздействие ЭМП на биологические структуры наступает внезапно (особенно в техногенных условиях), а интенсивность ответной реакции организма в значительной степени зависит от его индивидуальных особенностей. Если здоровый организм может сохранять равновесие, то в больном могут происходить интенсивные изменения, способные довести его до патологического состояния. Авторы показали, что в дни геомагнитных возмущений происходит статистически достоверное повышение содержания натрия и калия в цельной крови по сравнению с их уровнем в магнитно спокойные дни (С=0). В эритроцитах здоровых людей в дни геомагнитных возмущений отмечается значительное повышение концентрации натрия, калия и кальция, а также уменьшение концентрации этих элементов в плазме.

Техногенные источники электромагнитных полей могут влиять на физиологические параметры организма. Так, нарушения состава крови отмечаются у людей на расстоянии даже 300 м от высоковольтных ЛЭП. Случаи лейкоза отмечены при проживании людей в 40 м от таких линий. На практике под высоковольтной линией сила поля определяется на расстоянии 1 м от земли. Максимальное электрическое поле на земле под высоковольтной линией 380 кВт колеблется от 10 до 15 кВт/м. В теле человека такое электрическое поле индуцирует ток 0,15-0,23 мА, который находится ниже порога ощущения человеком тока – 0,36 мА (менее 50% населения). Вместе с тем некоторые люди способны ощущать электрические поля от 1 до 5 кВт/м. Магнитные поля под высоковольтной линией 380 кВт характеризуются магнитной индукцией 0,055-0,5 мТ, которая значительно ниже границы вредного воздействия на человека (5-60 мТ, 1-2 Т). Ежедневно человек испытывает действие более сильных магнитных полей, в сравнении с магнитным полем под высоковольтной линией. Риск для здоровья от электрических и магнитных полей, которые вызываются окружающими нас сооружениями, транспортом и бытовыми приборами практически исключается. Границы для электрического поля, при длительном пребывании в нём, следующие: для населения – около 10 квт/м; для рабочих, находящихся в сооружениях с высоким напряжением – около 20 кВт/м .

У человека высокочастотные электрические поля могут вызывать нарушение терморегуляции, развитие катаракты глаза, головные боли, раздражительность, нарушение сна. Единицей влияния микроволнового излучения на организм человека является «специфическая норма поглощения» (Specific Absorption Rates – SAR), численно равная энергии поглощённого излучения, приходящей на один грамм (иногда – килограмм) биоткани. При поглощении единицы излучения в течение 20 минут ткани нагреваются на 1 градус. Нагрев адекватно (или неадекватно) компенсируется обменными процессами .

Электромагнитные поля низкой частоты могут снижать артериальное давление, уменьшать частоту сердечных сокращений, вызывать тахикардию, гематологические изменения, изменения ЭКГ, повышение утомляемости . Движение крови по сосудам, расположенным в магнитном поле, сопровождается появлением в тканях сердечно-сосудистой системы электрического тока. При плотности электрического тока до 10 мА/м 2 какие-либо заметные биологические эффекты отсутствуют. В диапазоне 10-100 мА/м 2 , что может соответствовать нахождению человека в магнитном поле 5-50 мТ, отмечается появление фосфенов. При плотности электрического тока выше 1000 мА/м 2 (500 мТ) возникает реальная угроза жизни, связанная с развитием фибрилляции сердца . Электромагнитные поля с частотой 60 Гц подавляют активность Т-лимфоцитов . Вместе с тем высказывается мнение, что при прямом воздействии низкочастотных электромагнитных полей на человека, плотность возникающих в его теле токов на порядок ниже установленных физиологами порогов опасного действия. Поэтому автор считает, что пока невозможно сделать убедительных выводов о патогенном действии этих полей .

В обзоре были рассмотрены проблемы, связанные с использованием и воздействием на биологические объекты электромагнитного излучения частотой 300 кГц-300 ГГц. Для стандартизации оценок воздействия для частот >300 МГц авторами рекомендовано использовать единицы плотности мощности, для частот 300 кГц-300 ГГц – единицы напряжённости электрического и магнитного полей. Специфическая скорость поглощения и время экспозиции являются характеристиками объекта облучения. Для человека максимум специфической скорости поглощения зарегистрирован при 70 МГц (при обычных размерах тела). В экстремальных условиях специфическая скорость поглощения 1-4 В/кг и частота воздействия 70 МГц сопровождается повышением температуры поверхности тела на 2°С в течение 1 ч. Автором рассмотрены основные механизмы воздействия радиоизлучения на живые организмы, в т.ч. магнитная стимуляция, как один из примеров нетермического воздействия на нервную и мышечную ткань. Ответы на воздействие электромагнитного излучения частотой 300 кГц-300 ГГц зарегистрированы на уровне поведенческих реакций, эндокринных сдвигов, на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.

Переменные электрические токи частотой 50 и 60 Гц постоянно присутствуют в окружающей человека среде. Переменные электромагнитные поля (ПеМП), образующиеся от этих токов индуцируют в теле человека слабые электрические потоки. Многочисленными исследованиями показано, что ПеМП оказывают различные слабые эффекты на организм: нарушают циркадные ритмы, изменяют уровни пролиферации клеток, угнетают функции лимфоцитов, модифицируют активность ферментов, изменяют функции мембран клеток. Все эти изменения могут быть предпосылками к возникновению опухолей. Показано, что у лиц, профессионально связанных с высокими уровнями ПеМП на 20% повышен риск лейкозов. У детей, проживающих вблизи линий электропередач риск развития также выше. Вместе с тем эпидемиологические работы противоречивы и чётко не доказывают этиологической роли ПеМП в возникновении опухолей у человека.

При проведении 4-летних терапевтических и неврологических обследований (1982-1985 гг.) служащих станций распределения, работающих в условиях электрического поля 400 и 220 кВ, установлено, что у них несколько чаще, чем среди других групп населения встречаются невротический синдром и небольшие изменения ЭЭГ. Скорость проведения по периферическим двигательным нервам нервных импульсов не отличалась от нормы . При обследовании мужчин-регулировщиков аппаратуры коротковолнового диапазона (3-30 МГц) в возрасте от 20 до 50 лет и со стажем работы от 2 до 30 лет показано , что биологические эффекты модулированных ЭМП на головной мозг работников начинают проявляться при стаже работы более 10 лет. Адаптация обследуемых к радиоволновому воздействию происходила на фоне высокой активности правого полушария. Амплитудно-частотные параметры биоэлектрической активности головного мозга основной и контрольной групп не отличались, однако с увеличением профессионального контакта с радиоволнами функциональная активность структур правого полушария снижалась, что свидетельствовало об уменьшении адаптивных резервов мозга.

Результаты исследований свидетельствуют о сильном влиянии электромагнитных излучений от сотовых телефонов на ткани головного мозга. Низкоэнергетические радио- и микроволновые излучения способны изменять внутриклеточные биохимические процессы. Это может вызывать изменение тканей и функций мозга, что является в некоторых случаях предваряющими этапами канцерогенеза и ослабления общего иммунитета организма . Европейские организации рекомендуют для сотовых телефонов предельную норму SAR (см. выше) 2 мВт/г.

Исследовано влияния излучения видеодисплеев на частоту спонтанных абортов у женщин . Общая выборка составила 214108 женщин в возрасте от 15 до 44 лет, число беременностей 24362, из них спонтанными абортами закончились 2248 или 9,2%. Авторы не выявили влияния работы с видеодисплеями на частоту спонтанных абортов.

Предельно допустимый уровень облучения в диапазоне ВЧ составляет 20 В/м. При обследовании 80 рабочих предприятия, в технологическом процессе которого использовались высокочастотные токи, было установлено 5-7-кратное превышение допустимого уровня. У большинства работников, находящихся в радиусе действия ВЧ-токов, проявлялась нейроциркуляторная дистония разной степени выраженности .

Результаты исследований биологической активности электромагнитных полей низких и сверхнизких частот к началу 90-х годов были в высшей мере противоречивы. Ряд работ отмечает отсутствие специфического вреда от электрических и магнитных полей промышленных частот (см., например, ). Вместе с тем, накопленных к началу 90-х годов данных было достаточно для демонстрации достоверной связи между воздействием электромагнитных полей сверхнизких частот и развитием рака у человека . В обзорах показано, что для людей, профессионально связанных с электрооборудованием, риск смерти от острого лейкоза возрастает в 2,6 раза; у людей, подверженных воздействию неионизирующего облучения опасность заболевания раком увеличивается в 4 раза; от 10 до 15% заболеваний раком в детском возрасте связано с электрическими полями в жилище. Использование зимой одеял с электроподогревом вызывает увеличение выкидышей у женщин по сравнению с летними месяцами.

Необходимость установления предельно допустимых величин силы электрических, магнитных и электромагнитных полей, действующих на человека, и методические подходы решения этой проблемы показаны во многих работах . Для обоснования дифференцированных по диапазону частот гигиенических нормативов электромагнитной энергии для населения, проживающего в местах размещения телевизионных передающих станций, на белых крысах было проведено исследование биологических эффектов электромагнитной энергии очень высокой частоты . Уровень напряжённости электромагнитного поля в эксперименте был равен 96, 82, 48 и 14 В/м. Общая продолжительность облучения электромагнитным полем составила 120 суток. В результате эксперимента было показано, что максимальный недействующий уровень напряженности поля частотой 80 и 202 МГц для крыс равен 20,2 и 8,4 В/м соответственно.

Действующие в СССР уровни допустимого облучения определены ГОСТ 12.1.006-76 «Электромагнитные поля радиочастот. Общие требования безопасности». Нормируемыми параметрами в диапазоне частот 60 кГц -300 МГц являются напряженности Е и Н электромагнитного поля. Объясняется это тем, что вокруг источника на значительные расстояния простирается зона индукции R < или = λ/6), в которой человек находится под воздействием практически независимых друг от друга электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля. В диапазоне 300 МГц-300 ГГц нормируется плотность потока энергии (ППЭ) (Вт/м), так как зона индукции находится у самого источника (длина волны, им излучаемая, очень маленькая), поэтому человек около такого источника находится в зоне излучения, поле в которой сформировано и определяется в основном плотностью потока энергии.

Нормирование постоянных магнитных полей производится по СН 1748-72 «Предельно допустимые уровни напряженности постоянного магнитного поля на рабочем месте при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами». Согласно ГОСТ 12.1.002-75 «Электрические поля токов промышленной частоты напряжением 400 кВ и выше. Общие требования безопасности» облучение электрическим полем регламентируется как по величие напряженности, так и по продолжительности действия.

Считают, что ЛЭП с напряжением 420 кВ не опасны для здоровья людей, живущих вблизи них. Электрические поля до 20 кВ/м 2 и магнитные поля до 0,3 Т не опасны для здоровья при изолированном или комбинированном их действии на человека. Для статических магнитных полей дозу рекомендуется ограничить 0,2 Т на 60 мин и 0,02 Т на более продолжительное время . Основываясь на данных собственных исследований, а также на опубликованных результатах других исследователей Р. Хауф пришёл к выводу, что электрические поля до 20 кВ/м 2 и магнитные поля до 5 мТ не оказывают никакого влияния на здоровье и самочувствие человека. При этом подчёркивается, что величины электрических и магнитных полей, с которыми сталкивается человек в процессе трудовой деятельности значительно ниже вышеуказанных. По нормам ФРГ, утвержденным в 1986 г., считаются длительно допустимыми напряжённость 20 кВ/м 2 и индукция 5 мТл, а кратковременные значения на 50% больше .

Указанные выше нормы основаны на анализах, исключительно физиологических параметров и совершенно не учитывают возможных генетических последствий воздействия ЭМП. Кроме того, все эти нормы составлены при анализе физиологических эффектов изолированного действия ЭМП. Однако в среде, окружающей человека, помимо ЭМП одновременно присутствует большое количество других физических и химических факторов, при взаимодействии с которыми может проявляться синергидный эффект некоторых из них. Эти возможные синергидные эффекты пока гигиеническими нормативами не учтены.

Принимая во внимание широкую распространённость ПеМП, их влияние на живые организмы требует дальнейшего изучения.

Техногенное загрязнение окружающей среды является одной из наиболее серьезных экологических проблем. Загрязнение воздуха промышленными выбросами приводит к значительному ухудшению состояния или даже гибели лесов на обширных территориях. Так, в Центральной и Западной Европе, США и Канаде ухудшение роста, повышенный отпад деревьев и гибель лесов происходят на сотнях тысяч гектаров (Ряпшис, 1986). Не менее актуальна эта проблема для Красноярского края, особенно для его северных территорий, где расположен крупнейший в России Норильский горно-металлургический комбинат. Более 80% суммарных выбросов предприятий городов края приходится на г. Норильск. Последние 10 лет он входит в приоритетный список городов России с очень высоким уровнем загрязнения (“О состоянии...”, 1999).[ ...]

Техногенное загрязнение среды является наиболее очевидной и быстродействующей негативной причинной связью в системе ЧЭБС: «экономика -» среда». Оно обусловливает значительную часть природоемкости техносферы и приводит к деградации экологических систем, глобальным климатическим и геохимическим изменениям, к региональным и локальным экологическим бедствиям, поражениям людей. На предотвращение загрязнения природы и окружающей человека среды направлены основные усилия прикладной экологии.[ ...]

Фоновое техногенное загрязнение атмосферы формируется преимущественно под влиянием промышленных выбросов и условий регионального и глобального рассеяния загрязняющих веществ в атмосфере.[ ...]

В условиях техногенных загрязнений образование комп-лексно-гетерополярных солей наблюдается с ионами металлов-загрязнителей: 2п, Си, Сс1, Со, Бг и др.[ ...]

В общем виде техногенные загрязнения классифицируются по двум группам: 1) материальные - запыление атмосферы, твердые частицы в воде и почве, газообразные, жидкие я твердые химические соединения и элементы; 2) энергетические - теплота, шум, вибрация, ультразвук, свет, электромагнитное поле, ионизирующие излучения.[ ...]

Выбрасываемые техногенные «загрязнения» и вредные воздействия можно разделить на четыре большие группы: физические, химические, биологические и эстетический вред .[ ...]

В вершине оврага, загрязненной сточными водами из мусоросвалки, сообщество гетеротрофных микроорганизмов - бактерий и актиномицетов -развито слабо (см. табл. 5.6), что объясняется присутствием в сточных водах токсичных элементов. При этом резко снижается заспоренность грибами: снижение числа КОЕ на питательных средах на фоне возросших показателей протяженности грибного мицелия, рассчитанное методом прямого счета, может быть вызвано только подавлением продукции спор или снижением их жизнеспособности. Подобная реакция репродуктивной функции отмечена ранее при техногенном загрязнении (Кобзев, 1980) и означает повышенную толерантность гиф по сравнению со спорами к высоким концентрациям тяжелых металлов, промышленным загрязнителям (Безель и др., 1994).[ ...]

Для оценки опасности загрязнения геологической среды ТМ особый интерес представляет изучение их подвижных форм. В природных условиях подвижными являются только компоненты, находящиеся в почвенном растворе, в условиях же загрязнения (органического, кислотного, теплового, биологического, щелочного) подвижными становятся и многие другие формы. При техногенном загрязнении почвогрунтов как элемента геологической среды целесообразно определять не столько количество ТМ, доступное растениям, что достигается использованием “мягких” растворителей, но и его ближайший резерв, для чего необходимы “жесткие” экстрагенты. Такой подход позволяет предвидеть размер возможного усиления потока ТМ из почвы в растения и в подземные (грунтовые) воды в экстремальных условиях.[ ...]

Миграционные прогнозы техногенного загрязнения подземных вод имеют дело с их нарушенным режимом, закономерности формирования которого контролируются многими факторами. Отражение всей совокупности этих факторов в единой расчетной модели является задачей повышенной трудности. Поэтому непосредственному выбору и построению прогнозных моделей должна предшествовать схематизация условий и процессов массопереноса, в которой предполагается выделение двух этапов: 1) предварительный - гео-фильтрационный и 2) собственно миграционный.[ ...]

В 1991 г. наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха проводились в 334 городах РФ, из них относительно регулярно - на стандартных постах - в 255 городах и поселках с измерением концентраций пяти-семи, в редких случаях-до 25 ингредиентов. Загрязнение вод суши контролировалось в 1194 реках и 147 водохранилищах и озерах, проанализировано 33 тыс. проб воды, выполнено 850 тыс. определений 126 различных ингредиентов. Осуществлялся также плохо регламентированный контроль состояния водных, земельных, лесных, фаунистических ресурсов. Однако из-за указанных недостатков вся эта большая по объему работа дает лишь неполную, часто искаженную информацию о состоянии среды, об уровнях ее техногенного загрязнения и не выполняет функции должного экологического контроля.[ ...]

Тайсаев Т.Т. Хариус - биоиндикатор техногенного загрязнения горных рек Сибири // География и природные ресурсы. 1992. № 2.[ ...]

Крупнейшим источником многокомпонентных загрязнений является теплоэнергетика. На ее долю в общем техногенном загрязнении воздуха приходится около 75% выбрасываемого диоксида серы, около 50% оксидов азота и 20% твердых примесей. Нефть и продукты ее переработки, сжигаемые в топках электростанций, почти на 60% определяют уровень загрязнения воздуха в Западной Европе. Исчерпание естественных природных запасов полезных ископаемых и природных компонентов связано с общими тенденциями промышленного развития человечества.[ ...]

Проблема самоочищения речных вод - часть проблемы техногенного загрязнения рек Пермского края, которая может быть решена с применением мысленного эксперимента (Чернов, 1979), ибо натурные исследования многочисленных рек и двух водохранилищ требуют многолетних работ.[ ...]

Этот процесс может быть естественным, природным (например, загрязнение почв и горных пород вредными токсичными компонентами при извержении вулкана) или искусственным (техногенным, антропогенным). Наибольшие экологические проблемы связаны именно с техногенными загрязнениями, которые и будут являться предметом нашего дальнейшего рассмотрения. Иногда термин "загрязнение" используют в широком смысле, понимая под этим привнесение в среду не только перечисленных выше вредных компонентов, но также различных физических полей (теплового, электромагнитного и др.) и информационных агентов. Мы будем придерживаться далее не широкой, а узкой трактовки упомянутого термина.[ ...]

Начальным этапом в организации охраны окружающей природной среды от техногенных загрязнений является инвентаризация предприятий-загрязнителей, включающая учет количества и химического состава твердых, жидких, газообразных выбросов (сбросов). В соответствии с "Инструкцией по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты” (Госкомприрода СССР, Москва, 1989) устанавливается контроль техногенных выбросов (сбросов) предприятий.[ ...]

Побережье и акватория южной части оз. Байкал подвергаются интенсивному техногенному загрязнению преимущественно от местных источников - Байкальского целлюлозно-бумажного комбината, предприятий топливно-энергетического комплекса в городах и поселках, работающих на угле, а также от железнодорожного и автомобильного транспорта. Доля загрязнений из Иркутско-Че-ремховского промышленного района, приносимых в основном вдоль долины р.Ангары северо-западными ветрами, значительно уступает местным выбросам .[ ...]

Тихонов А.И., Толстихин Г.М., Чалов П.И. Уран-изотопный метод изучения процессов техногенного загрязнения подземных вод (на примере отстойника химического предприятия) // Водные ресурсы. - 1991. - № 2. - С. 196-203.[ ...]

Вся сфера экологического нормирования и стандартизации, особенно связанная с техногенным загрязнением среды, так или иначе опирается на гигиенические нормы и использует установленные предельно допустимые концентрации (ПДК) или предельно допустимые дозы (ПДД) вредных агентов. ПДК - это та наибольшая концентрация вещества в среде и источниках биологического потребления (воздухе, воде, почве, пище), которая при более или менее длительном действии на организм - контакте, вдыхании, приеме внутрь - не оказывает влияния на здоровье и не вызывает отставленных эффектов (не сказывается на потомстве и т.п.). Поскольку возможный эффект зависит от длительности действия, особенностей обстановки, чувствительности реципиентов и других обстоятельств, различают ПДК среднесуточные (ПДКсс), максимальные разовые (ПДКмр), ПДК рабочих зон (ПДКрз), ПДК для растений, животных и человека. В настоящее время установлены ПДК нескольких тысяч индивидуальных веществ в разных средах и для разных реципиентов. ПДК не являются международным стандартом и могут несколько различаться в разных странах, что зависит от методов определения и спецификации.[ ...]

Из множества действующих факторов очень нелегко количественно выделить влияние техногенного загрязнения. Большинство значений имеет характер экспертных оценок. По данным экспертов ВОЗ, здоровье населения, или популяционное здоровье, в среднем на 50-52% зависит от экономической обеспеченности и образа жизни людей, на 20-22% - от наследственных факторов, на 7-12% - от уровня медицинского обслуживания и на 18-20% - от состояния окружающей среды. Существуют и другие оценки, которые 40-50% причин заболеваний относят за счет качества среды. На основании обработки большого статистического материала о потерях рабочего времени по болезни сделан вывод, что техногенное «загрязнение воздуха на 43-45% повинно в ухудшении здоровья населения» (Л.Г. Мельник и др., 1991).[ ...]

В глобальной проблеме охраны геологической среды заметное место отводится защите от загрязнения важнейшего ее компонента - подземных вод. Вместе с тем, из накопленного опыта хорошо известно, что во многих случаях имели место и возникают вновь тяжелые экологические ситуации с загрязнением подземных вод, ни в коей мере не предполагавшиеся при проектировании тех или иных инженерных объектов (в частности, питьевых водозаборов, горных дренаж ней, городский свалок, подземных хранилищ отходов и др.). Помимо чисто субъективных причин, подобные просчеты проектов во многом объясняются и объективным фактором принципиального свойства - их недостаточным информационным обеспечением. Применительно к гидрогеоэкологии, речь здесь идет прежде всего об исходной информации для надежных оценок и прогнозов процессов техногенного загрязнения подземных вод: главное место в ней занимают сведения о механизмах и параметрах миграции загрязнений.[ ...]

Протяженные во времени экологические поражения обычно являются последствием природных или техногенных катастроф, имеют затухающий характер и сопровождаются сукцессиями (см. §. 3.3). Но есть и такие, которые постепенно развиваются в результате хронических техногенных загрязнений или экологических ошибок и просчетов в создании новых хозяйственных объектов и преобразовании территорий. Между некоторыми природными и антропогенными экологическими поражениями нет четких границ. Так, часто невозможно установить истинную причину лесного пожара; оползни и наводнения могут быть следствием технических аварий, а разрушения зданий - результатом тектонических сдвигов. Разумеется, все региональные и локальные экологические поражения вносят существенный вклад в глобальное нарушение биосферы, в деградацию природной среды на планете.[ ...]

По результатам снегогеохимической съемки составлены 74 мо-нокомпонентные и комплексные карты загрязнения снежного покрова масштаба 1:200 ООО. На них впервые отражены состав и интенсивность выпадений из атмосферы в нерастворимой (пылевая) и растворимой (солевая) фазах. Карты наглядно иллюстрируют общий объем и состав выбросов в атмосферу и площади разной степени загрязнения. Наиболее интенсивное загрязнение снежного покрова характерно для основных промышленных центров этого региона - городов Усолья-Сибирского, Ангарска, Иркутска, Шелехо-во, Байкальска, Слюдянки и их окрестностей. Вдоль долины р.Ангары, где на небольшом (15-40 км) расстоянии расположены города Иркутск, Шелехово, Ангарск и Усолье-Сибирское, по направлению господствующих ветров формируется сплошной ореол техногенного загрязнения протяженностью 125 и шириной 15-25 км. В ореоле загрязнения находятся большие площади сельскохозяйственных угодий, на которых выращиваются овощи для городского населения, а также многочисленные садовые участки. Здесь вероятно загрязнение сельскохозяйственных продуктов до опасных пределов. На этой территории проживает около половины населения области. Основными источниками загрязнения атмосферы являются предприятия топливно-энергетического комплекса, химические и нефтехимические, предприятия строительной индустрии и в меньшей степени - машиностроительные, приборостроительные, металлообрабатывающие и другие заводы.[ ...]

Проблема экологии н Республике Башкортостан становится все более актуальной, поскольку условия техногенного загрязнения не улучшаются, а доходят уже до грани допустимого. Прослеживается отчетливая закономерность: спад объемов производства по отдельным отраслям (на 40-60%), как правило, не сопровождается адекватным уменьшением объемов загрязнений (выбросов, сбросов), использования природных ресурсов и снижением общей антропогенной нагрузки на окружающую среду. В 1999г. объем вредных выбросов уменьшился на 25-30% и составил 1 миллион 215 тысяч тонн, концентрация же содержания вредных веществ уменьшилась только на 5-7%. За 1999 г. промышленность «произвела» 16 миллионов тони отходов, из них 6 миллионов - токсичные. Лишь каждое пятое предприятие республики имеет системы очистки, использование которых позволяет обезвреживать всего 18% валового объема токсичных выбросов .[ ...]

Мероприятия по охране окружающей среды с указанием способов и средств защиты природных объектов от техногенного загрязнения должны быть изложены в проектах и отчетных материалах при подсчете запасов нефти.[ ...]

Таким образом, пространственные взаимоотношения доминирующих видов в сообществах с различным уровнем техногенного загрязнения изменяются с его увеличением в связи с приспособлением ценопопуляций к различным эдафическим и фитоценотическим условиям и по-разному влияют на формирование их горизонтальной структуры. В импактной зоне взаимоотношения между видами, обусловленные их пространственным размещением, не выражены, а горизонтальная структура преимущественно определяется экологическими факторами. В буферной зоне пространственная структура ценопопуляций щучки и полевицы, наиболее вероятно, формируется вследствие взаимодействия экологических и биотических факторов, роль которых контролируется обратной связью со стороны горизонтальной структуры. В фоновой зоне положительные взаимоотношения между доминирующими видами в соответствующих фитоценотических условиях являются одним из факторов формирования горизонтальной структуры их ценопопуляций.[ ...]

Наряду с таким «биологическим» определением экологии в современном обществе существует понятие «экология» как представление об уровне техногенного загрязнения окружающей среды, представление об экологии как о науке, занимающейся изучением антропогенного воздействия на окружающую среду и разработкой методов уменьшения такого воздействия. Тенденция отождествления экологии с науками, занимающимися комплексом проблем взаимодействия человека с окружающей средой, характерна, прежде всего, для небиологов. Существует ориентация на выделение экологии из комплекса биологических наук и обособление ее в естественно-научную дисциплину, задачей которой является исследование биосферы. Подобные представления об экологии являются ограниченными, но они наиболее широко распространены в обществе и среди ученых, занимающихся прикладными исследованиями.[ ...]

Воздействие на мегаполисы при применении углеводородных систем проявляется в двух направлениях. Во-первых, со стороны автотранспорта - загрязнение продуктами сгорания моторных топлив, разливы топлива, смазочных масел и т. д. Помимо загрязнения атмосферы города, автомобильный комплекс вносит существенный вклад в загрязнение воды и почвы (взвешенные частицы нефтепродукты, органические растворители, тяжелые металлы и их соли). Во-вторых, имеется мощное воздействие со стороны предприятий по переработке углеводородных систем. Развитие городов и промышленных районов, а также градостроительная политика последних десятилетий привели к тому, что большинство предприятий по переработке углеводородных систем, включая нефтеперерабатывающие и нефтехимические производства, оказались в черте городских мегаполисов. Примеры таких мегаполисов: Москва, Санкт-Петербург, Омск, Тобольск, Пермь, Волгоград, Уфа, Стерлитамак, Салават и др. Непосредственно в районах, подверженных отрицательному воздействию со стороны углеводородных систем, проживает до 50 млн. человек, что составляет свыше 30% населения России. Негативная роль техногенных загрязнений значительно сказывается на здоровье людей. По статистическим данным, вследствие техногенного загрязнения воздуха здоровье населения ухудшается на 43-45%.[ ...]

Москвитина Н.С., Бабушкина НЛ., Жданов ВЛ. и др. 1996. Некоторые показатели функционального состояния популяций мелких млекопитающих в условиях техногенного загрязнения среды. Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека.[ ...]

Сибирский химический комбинат - крупнейшее в России и мире предприятие по производству оружейного плутония - является основным источником радиоактивного загрязнения окружающей среды территории Томской области В 30-километровой зоне СХК расположено более 80 пунктов с населением около 650 тыс. человек, в том числе городов Томска и Северска, причем современная граница Томска вплотную примыкает к санитарнозащитной зоне СХК. Данная территория испытывает совокупное действие выбросов производств, расположенных в Томске и Северске, а также предприятий нефтехимической, топливной, строительной и сельскохозяйственной индустрии, сосредоточенных в северной промышленной зоне Томска. Техногенные загрязнения разных типов, обнаруженные на этой территории, часто превышают предельно допустимые уровни. Особую опасность представляет их совокупное воздействие на природные системы (Экология Северного промышленного узла..., 1994).[ ...]

Приведенная характеристика земельных ресурсов России показывает, что главной задачей при их использовании является охрана почв от физического разрушения под влиянием эрозии и дефляции, от техногенного загрязнения и других антропогенных воздействий.[ ...]

Одно из свойств леса - способность к консервации поллютантов, которыми богат Белорусский край. Крупные градопромышленные агломерации имеют взаимно перекрывающиеся зоны влияния, что способствует более сильному воздействию техногенных процессов. Границы аэротехногенного влияния агломераций определяются с учетом аккумулятивных свойств почвы и подстилки, избирательной способности растительности к накоплению конкретных видов загрязнения и типа ландшафта. Реакция древесной растительности на возросший уровень техногенного загрязнения атмосферы состоит в значительном накоплении химических элементов в фотосинтезирующих органах, негативных изменениях процессов метаболизма, в частности в снижении интенсивности фотосинтеза, появлении визуальных признаков угнетения и снижении жизнестойкости растений.[ ...]

Следует также отметить, что существующий порядок регламентации состояния окружающей среды, базирующийся в основном на санитарно-гигиенических нормативах, неэффективен. Есть многочисленные примеры, когда безопасные для человека уровни загрязнения губительны для биоты. Многокомпонентность техногенного загрязнения окружающей природной среды делает неэффективным контроль за соблюдением нормативов по каждому из отдельных ингредиентов. Формы нахождения токсикантов в природе и формы их миграции отличаются от форм, для которых устанавливались используемые в настоящее время нормативы. Данное обстоятельство определяет необходимость разработки новых подходов к регламентации техногенных нагрузок на экогеосистемы.[ ...]

Использование традиционных лихеноиндикационных методик (Barkman, 1958; Hawksworth, Rose, 1970; и др.) позволило выявить основные закономерности трансформации эпифитной лихенофлоры сосновых древостоев в зоне влияния СЛПК. Как известно, основным признаком техногенного загрязнения является обеднение лихенофлоры. Исследования показали, что с увеличением степени загрязнения воздуха наблюдается уменьшение видов эпифитных лишайников вплоть до их полного исчезновения и замещение чувствительных видов толерантными, которые в чистых районах не встречаются или встречаются единично. Заметные изменения в составе лихенофлоры прослеживаются с расстояния 9-12 км от источника выбросов. В непосредственной близости от СЛПК (до 1 км) эпифитные лишайники на высоте 1,3 м практически отсутствуют, обнаружены цветные лишайниковые пятна. Стволы деревьев обычно покрыты зелёными водорослями. В 1,5-3,5 км от СЛПК наблюдается значительная деградация эпифитного лишайникового покрова сосны. Доминирующий в контроле и в условиях слабого загрязнения вид Hypogymnia physodes (L.) Nyl. здесь обнаружен лишь на отдельных стволах в виде небольших фрагментов талломов.[ ...]

В пределах распространения каменноугольных отложений на поверхности централизованное хозяйственно-питьевое водоснабжение базируется на поверхностных водах (более 90%) крупных рек. В связи с этим большое негативное экологическое значение имеет техногенное загрязнение поверхностных вод, значительная доля которого обусловлена угледобывающей деятельностью.[ ...]

Вещественные загрязнители по генезису (происхождению) можно разделить на естественные и антропогенные. Естественные возникают в результате мощных природных процессов (извержение вулканов, лесные пожары, выветривание и др.) без участия человека. Техногенные загрязнения являются результатом человеческой деятельности. По масштабам воздействия они во многих случаях близки к естественным и даже превосходят их. Признаки деления естественных и техногенных загрязнителей одинаковы, поэтому далее классифицируются только техногенные вещественные загрязнители.[ ...]

По данным ге о ботанических исследований на 1 января 1996 г. общая площадь деградированных оленьих пастбищ составила 230,6 млн. га, из них 46,6% со средней степенью деградации, 32% - сильной и 21,4% - слабой. Деградация оленьих пастбищ вызвана перевыпасом -70%, пожарами 10%, техногенным загрязнением 15%, выпасом диких оленей - 5%.[ ...]

Современный уровень геофизических методов позволяет применять их при геоэкологических исследованиях. Особое внимание при этом уделяется взаимодействию физических полей различной природы с геологической средой. В результате решаемые задачи становятся заметно разнообразнее - от картирования зон техногенных загрязнений до их утилизации.[ ...]

А.И. Перельманом выделяются в зависимости от ориентации в пространстве миграционных потоков и такие барьеры, как латеральные и радиальные (вертикальные). Первые образуются при субгоризонтальном, а вторые - при субвертикальном направлениях потоков с веществами, образующими повышенные концентрации на барьерах. В случае техногенного загрязнения поверхности почв радиальные барьеры являются зоной накопления-осаждения продуктов техногенеза из мигрирующего потока в почвы. Кроме того, они, по мнению Н.П. Солнцевой , являются «основной формой защиты почвенно-грунтовых вод от загрязнения».[ ...]

Наряду с патогенными бактериями токсичным действием обладают и так называемые синезеленые водоросли, или цианобактерии. Цианобактерии присутствуют во всех пресных водоемах: "цветение" водоемов - серьезная экологическая проблема, поскольку такая вода не пригодна для питья и способна вызвать отравления. Установлено, что техногенное загрязнение водоемов детергентами, нитратами и т.п. компонентами способствует их цветению вследствие более интенсивного развития цианобактерий. Из цианобактерий токсичны представители родов Micro-cistis, Anabaena, Nobularia, Nostoc, Aphanizomenon, Oscillatoria и др., представляющие в основном планктонные формы, способные проникать и в илы. Гепатотоксины, вырабатываемые этими цианобактериями, попавшие в организм, способны вызывать разрушение печени, развитие онкологических заболеваний и т.п.[ ...]

Существенного уменьшения фитотоксичности можно добиться таким эффективным приемом восстановления почв, как химическое осаждение. При химическом осаждении происходит образование труднорастворимых солей, например ортофосфорной или угольной кислот, с катионами тяжелых металлов. Этот прием наиболее эффективен при сильном техногенном загрязнении почв, так как для образования труднорастворимого осадка необходима высокая концентрация ионов металлов.[ ...]

Характерным для них является то, что они отличаются высокой сорбционной способностью, обогащают воды органическим веществом, способствуют развитию восстановительных процессов, влияющих на подвижность ряда элементов, и являются зонами аккумуляции сульфидов, карбонатов, фосфатов и других соединений . Поэтому практически любое техногенное загрязнение весьма отрицательно сказывается на самоочищающей способности природной среды и тем самым усиливает процессы ее деградации.[ ...]

В этом качестве имеет определенные перспективы определение метаболических показателей листового аппарата в целях фитомониторинга. Как фотосинтетические пигменты, так и фенольные соединения и свободные аминокислоты (в том числе пролин) в многочисленных работах рассматриваются в качестве соединений, реагирующих изменениями концентрации на уровень техногенного загрязнения. Однако в лесостепи следует, проводя скрининг по этим показателям, четко отделять сезонно обусловленные или связанные с особенностями вегетационного периода черты от влияния техногенеза и других составляющих в комплексе биотопических условий. Так, на фоне обширной территории города неодинаковые биотопические условия и не вполне выраженное совпадение сроков прохождения фенофаз в различных насаждениях делают нецелесообразным проведение оценки пигментного аппарата до достижения листовыми пластинками полной зрелости и после начала осеннего изменения окраски листьев. С другой стороны, ускоренное техногенным загрязнением старение листьев, а в отдельные годы - и дефицит влаги в условиях Самары иногда становятся причиной преждевременного листопада, который у некоторых древесных видов может начаться с августа (наблюдали для видов рода тополь, береза повислая летом 1998 г.).[ ...]

Учебник состоит из одиннадцати глав. В первых двух излагаются предмет, структура и задачи современной экологии, обосновывается необходимость системного подхода к изучению взаимодействия человека, техники и природы. Третья и четвертая главы освещают фундаментальные основы экологии как биологической науки. В пятой и шестой главах излагается материал, относящийся к техносфере и проблемам эксплуатации природных ресурсов и техногенного загрязнения среды. Главы 7, 8 и 9 посвящены оценке техногенных воздействий и экологических поражений, проблемам обеспечения экологической безопасности и концепциям выхода из экологического кризиса. В двух заключительных главах рассмотрены принципы, методы и средства практической реализации новой стратегии взаимодействия общества и природы - экологизации экономики и производства.[ ...]

Кадмий по механизму внедрения в организм сходен с ртутью, но задерживается в органах намного дольше. Он вытесняет кальций и замещает цинк в составе биомолекул, что приводит к нарушению важных энзиматических реакций. Токсичность кадмия снижается в присутствии ионов’цинка. Накапливаясь в печени и почках, кадмий вызывает почечную недостаточность и другие нарушения. Из организма кадмий выводится очень медленно. В 1940-60-х годах сильное техногенное загрязнение кадмием воды и почвы рисовых полей в одном из районов Японии вызвало массовое заболевание местных жителей, выражавшееся в сочетании острого нефрита с размягчением и деформациями костей (болезнь «итай-итай»), У детей хроническое отравление кадмием вызывает нейропатии и энцефалопатии, сопровождающиеся, в частности, нарушениями речи.[ ...]

Листовой опад древесных растений представляет собой форму органических остатков, которая активно используется в природных экосистемах в качестве источника органических веществ для организмов - редуцентов, аллелопатически активных веществ, участвующих во взаимодействии растений, наконец, в качестве «сырья» для гумусообразования. В городских насаждениях качество опада может существенно изменяться в результате поглощения листьями загрязняющих веществ техногенного характера из воздуха, осаждения пыли и пр. Опад древесных растений не подвергается нормальной деструкции, а обычно убирается с места отложения при уборке городской территории, и в дальнейшем сам становится источником техногенного загрязнения окружающей среды. Пути его использования пока не отработаны. Однако эта форма фитомассы, на наш взгляд, может дать сведения о состоянии окружающей среды, в частности, при рассмотрении показателя зольности листового опада.[ ...]

Основными методами удаления и обработки осадков водопроводных станций, применяемыми как в мировой, так и в отечественной практике, являются естественные методы: сброс в открытые водоемы, естественные лагуны или на искусственно вырытые площадки вымораживания (Любарский, 1980). Применение перечисленных методов возлагает задачу утилизации отходов водопроводных станций на природу, и в соответствующих условиях это оказывается оправданным. Однако с бурным развитием городов и промышленности, ростом населения и, как следствие, увеличением водопотребления эти методы приводят к значительному техногенному загрязнению окружающей среды и отчуждению больших земельных участков. Существуют искусственные методы обработки водопроводных осадков: кондиционирование флокулянтами с последующим обезвоживанием на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах, кислотная обработка, замораживание - оттаивание (Туровский, 1982). Но из-за технических возможностей и эффективности очистки предпочтение отдавалось естественным методам.[ ...]

В Государственном докладе о состоянии окружающей природной среды в РФ за 2000 г. указывается ряд опасных для состояния российских лесов и растительного мира в целом явлений и процессов, например высокие темпы замещения природной первичной растительности на производную, сокращение площадей лишайниковых зон в тундре (за 25 лет в два раза), деградация почти 25% оленьих пастбищ, деградация растительности Северо-Кавказского района, процессы обеднения флоры, внедрение чужих видов (общее число их превышает 500), лесные пожары (в 2000 г. их было 18 тыс., в 1999 г.- более 31 тыс.); гибель лесной растительности от вредителей, болезней, техногенных загрязнений (общая площадь, зараженная сибирским шелкопрядом, в 2000 г. по сравнению с 1999 г. возросла в 36 раз, а с начала наблюдений, т. е. с 1870 г. является наибольшей) и др.[ ...]

Таким образом, можно считать, что положительная корреляция содержаний этих металлов в растении является свидетельством нормальной жизнеспособности организма, отвечающего на токсичный свинец усиленным образованием ферментов. Избыточное поступление свинца в растение (у различных видов пороговые значения разные) нарушает ранее существовавшие закономерные связи, развитие организма становится угнетенным и количество молибдена, необходимого растению, уменьшается. При таком поступлении РЬ начинает отчетливо проявляться отрицательная корреляция между содержаниями этого металла и Мо . Рассматриваемый процесс приводит к появлению отрицательных биогеохимических аномалий Мо в растениях над полиметаллическими месторождениями (рис. 14) и над участками с интенсивным техногенным загрязнением почв свинцом.

Научно-технический прогресс, определяющийся множеством социально-экономических, научно-технических и других факторов, привел к значительному увеличению в использовании природных ресурсов. Одновременно увеличились и выбросы загрязняющих веществ. При этом наиболее опасным является тот факт, что в процессе производственной деятельности стали вырабатываться такие вещества, которые самой природой ранее не вырабатывались. Эти загрязнители, поступая в окружающую среду, долгие годы не перерабатываются за счет естественного круговорота, накапливаются в почве, воде и воздухе и представляют серьезную угрозу для растительного и животного мира, в том числе и для здоровья человека.

Экологическая нагрузка на окружающую среду особенно резко возросла за последнее столетие. В 20 веке численность населения увеличилась с 1,5 до 6 млрд. человек. Одновременно произошло и значительное увеличение потребления природных ресурсов.

Так, например, если до 1900 г. человечеством было использовано до 150 мрд. тонн и натуральных природных ресурсов, через 70 лет эта величина составила 250 мрд. тонн, а в конце 20 столетия превысила 450 мрд. тонн.

Производство электроэнергии за последнее столетие увеличилось более, чем в 1000 раз, а так как около 80% электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, то соответственно возросла и добыча топливных ресурсов.

С ростом промышленности и процессом урбанизации тысячи квадратных километров ежегодно теряются из сельскохозяйственного круговорота. В то же время с меньших площадей требуется получать повышенные урожаи сельскохозяйственной продукции, что не может не привести к серьезному истощению сельскохозяйственных угодий.

Указанное выше настолько серьезно повлияло на баланс веществ в природе, что в отдельных регионах уже всерьез можно говорить об экологической катастрофе. Поэтому, чтобы не произошла экологическая катастрофа в глобальном масштабе, человечество наряду с потреблением природных ресурсов должно направлять максимальные усилия на защиту и восстановление окружающей среды.

Загрязнение окружающей среды – это процесс нежелательных потерь природного сырья, энергии, труда и средств, превращение сырья и оборудования в безвозвратно потерянные отходы, рассеивание их в биосфере.

Загрязнение – это следствие необратимых разрушений, как отдельных компонентов экосистемы, так и биосферы в целом.

В результате загрязнения происходит снижение плодородия почвы, снижение продуктивности водоемов, ухудшение химического состояния воздушной среды. Оно в значительной степени отражается и на моральном состоянии человека и его здоровье.

Поэтому защита окружающей среды от загрязнений является одной из основных задач в проблеме рационального природопользования.

К основным источникам промышленного загрязнения окружающей среды можно отнести транспорт и промышленные установки, но не малую роль играют энергетические установки, коммунально-бытовое хозяйство городов и в определенной степени сельское хозяйство.

Транспорт является самым крупным загрязнителем окружающей среды. В процессе работы двигателя отработавшие газы выбрасываются непосредственно в атмосферу.

С этими газами в воздушную среду поступают такие вредные соединения как угарный газ, оксиды и диоксиды серы и азота, тяжелые углеводороды, тяжелые металлы, сажа и пыль с масляной эмульсией.

Угарный газ при концентрации около 200 мг/м3 вызывает первые признаки отравления. Он воздействует на нервную систему, вызывая удушение.

Диоксид серы при концентрации 20-30 мг/м3 оказывает заметное влияние на слизистую оболочку глаза и дыхательные пути.

Оксиды серы при контакте с водой образуют сернистую кислоту, которая выпадает на землю в виде кислотных дождей. Она опасна для растительности и, в первую очередь, для хвойных пород, приводя их к гибели. Оксиды серы ускоряют коррозию металлов.

Оксиды и диоксиды азота во влажном воздухе образуют азотную кислоту, которая, выпадая на землю в виде дождя, влияет на земельный покров и осаждается в сельскохозяйственной продукции в виде нитратов. Особенно опасны соединения оксидов азота с тяжелыми углеводородами. Отравление человека начинается с кашля. Образующиеся кислоты могут привести к отеку легких.

Углеводороды и, в первую очередь, тяжелые, как- то бензопирен, сажистые соединения и гудроны обладают канцерогенными свойствами, вызывая раковые заболевания.

Легкие углеводороды в виде паров бензина и дизельного топлива в малых дозах обладают наркотическими свойствами, но при длительном воздействии человек ощущает головную боль, головокружение, неприятное ощущение в горле.

Соединения свинца влияют на содержание гемаглобина в крови, приводят к заболеванию дыхательных путей и мочеполовых органов.

Тонкодисперсная пыль с размерами частиц от 0,1 до 1 мм легко проникает в легкие человека. Особенно опасны маслянистые туманы и пыль производственных источников, которая может адсорбировать фтористые соединения, хлор и другие высокотоксичные вредные вещества.

В процессе технической эксплуатации и ремонта транспортных средств в результате стока или слива рабочих жидкостей и масел происходит загрязнение почвы. Эти вредные жидкости с дождями при таянии снега или с поливочной водой поступают в водоемы.

Ежегодно в мировой океан поступает до 10000000 тонн нефти и нефтепродуктов, из которых на долю промпредприятий и транспорта приходится до 40%.

Наличие на поверхностях воды нефтяной или масляной пленки ухудшает газообмен между воздухом и водой, что приводит к снижению концентрации кислорода в воде и, как следствие, ухудшению состояния флоры и фауны, гибели рыб и птиц.

Загрязнение природы происходит также и от предприятий транспорта и в целом от всей транспортной инфраструктуры. В районах крупных железнодорожных станций и автохозяйств загрязнение поверхности земли осуществляется и различными механическими примесями. К ним можно отнести золу, шлак, строительные материалы, металлическую, пластмассовую и древесно-волокнистую пыль. Территории транспортных хозяйств часто захламляются бытовым мусором и производственными отходами. В них могут находится и наиболее опасные и вредные вещества, такие как свинец, кадмий, ртуть. Земля в районе железнодорожных станций пропитана различными ядохимикатами, креозотом и нефтепродуктами, что превращает районы, прилегающие к станциям, в зоны экологического бедствия.

Роль промышленных предприятий в деле загрязнения биосферы не менее существенна, но, в отличие от транспорта, стационарные источники выброса вредных веществ легче контролировать.

Для работы любого промышленного предприятия постоянно требуются природные ресурсы в виде сырья и топлива, электроэнергия, чистая вода, кислород.

В результате производственных процессов, наряду с основной продукцией, на предприятиях образуются существенные потери материалов, отходы сырья и продукции, а также сточные загрязненные воды, выбросы в атмосферу и энергетические загрязнители.

Наиболее крупными промышленными загрязнителями окружающей среды являются предприятия металлургического, химического и нефтеперерабатывающего профиля.

Так, в частности, при плавке 1 тонны металла, в атмосферу выбрасывается до 1000 м3 колошникового газа, содержащего СО, SO2, NOx, пары масел, SiO2, CaO, Al2O3, MgO, FenOn и C.

Примерно такой же состав вредных газов выделяется и при электродуговой сварке.

В цехах машиностроительных заводов выделяется пыль, содержащая кислотные и масляные аэрозоли, оксиды углерода и серы, пары аммиака и цианистого водорода. Концентрация пыли в воздухе по отдельным участкам доходит до 7 г/м3 воздуха, а среднее содержание кислот составляет 2,5 г/м3.

В пересчете на тонну продукции выброс пыли составляет 200 г/т, при этом на долю мелкодисперсной приходится до 80%.

При обработке дерева, пластика, графита и других не металлических материалов, в пересчете на один станок, в среднем выделяется до 1000 г пыли в час.

В сварочных цехах в пересчете на 1 кг электродов образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1,5 г оксидов C и N.

В окрасочных цехах в воздух помещений поступают пары растворителей и окрасочных аэрозолей, общая концентрация которых доходит до 400 мг/м3.

Так как выбросы вредных веществ происходят в районе расположения предприятия, то на прилегающей территории образуются значительные загрязнения окружающей среды.

На территориях предприятий образуются сточные воды, которые можно разделить на три группы:

бытовые сточные воды, которые образуются при эксплуатации на предприятиях душевых, столовых, туалетов и прачечных. Эта вода отправляется на станции очистки.

поверхностные сточные воды, которые образуются в результате смыва территории дождями, талыми водами и поливочной водой. Основными примесями в ней являются твердые частицы любого происхождения, нефтепродукты, химические соединения и пр.

производственные воды, которые используются в технологических циклах.

В целом, по предприятиям, объем очищаемой воды составляет примерно 10%. Поэтому предприятиям задается величина предельно допустимого сброса вредных соединений и устанавливается повышенная оплата как за сверхнормативный сброс загрязненной воды, так и за повышенное использование чистой воды из системы водоснабжения города.

Выбросы в атмосферу и сброс загрязненной воды от промышленных предприятий и транспорта в значительной степени влияют на состояние прилегающих к территориям предприятий и магистральных дорог земельных угодий.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами в совокупности с сернистыми загрязнениями приводит к образованию технологических пустынь. Наиболее чувствительны к таким загрязнениям породы хвойных лесов, березы, дуба, бука. При содержании в 1 кг почвы 2-3 г свинца приводит почву к омертвлению. В то же время в районах крупных автомобильных дорог и железнодорожных станций содержание в почве свинца достигает 10-15 г на 1 кг.

При вывозе отходов на необорудованные свалки возникает реальная угроза загрязнения поверхности и грунтовых вод. Грунтовые воды, в результате взаимодействия с загрязненной почвой, закисляются и несут с собой соединения различных, вредных веществ.

Под строительство транспортной инфраструктуры и промышленных объектов требуется изъятие значительных земельных площадей. На этой территории нарушаются естественные стоки воды, меняется характер почвенного слоя и нарушается естественное природное равновесие.

Помимо перечисленного, транспорт и промпредприятия создают и энергетическое загрязнение окружающей среды, к которым относятся избыточное тепловыделение, шум, вибрация, электромагнитные волны и ионизирующее излучение.

Повышенные тепловые выбросы приводят к повышенному испарению влаги, образованию туманов, снижению числа солнечных дней. В результате этого происходит повышение среднегодовой температуры в атмосфере земли. За последние 50 лет она уже повысилась на 1,3 ˚С. Это, в конечном итоге, сказывается на усиленном таянии ледников и полярных льдов, что сказывается на повышении уровня мирового океана. Анализ выбросов теплоты показывает, что в промышленных городах имеются районы, где тепловыделения составляют от 10 до 200 Вт/м2. В этих районах образуются устойчивые пространственные острова теплоты, в которых температура воздуха на 1-1,5 ˚С превосходит равновесную естественную температуру воздуха в среднем по городу. В этих зонах наиболее вероятны выпадения туманов, облачности и выпадения пригородных осадков. А так как во влажном воздухе увеличивается содержание оксидов серы и азота, то вероятны и выпадения кислотных дождей. Они снижают плодородие почвы, ухудшают здоровье людей, разрушают металлические конструкции за счет быстрой коррозии и отрицательно воздействуют на растительный и животный мир.

Поступление теплоты в водоемы приводит к повышению их температуры, снижению в воде концентрации кислорода, углекислого газа и азота, что в свою очередь отрицательно сказывается на водной флоре и фауне.

Шум в окружающей среде создается одиночными или комплексными источниками, к которым относятся транспорт, техническое оборудование промпредприятий и др.

Шум в городах в настоящее время часто превышает нормы на 10-25 дБ, что влияет на нервную систему человека, приводит к быстрой утомляемости, потере сна, а при повышенных уровнях шума в некоторых производственных процессах – к ранней глухоте.

Вибрация возникает в результате работы технического оборудования ударного действия, перемещения тяжелых транспортных средств и работы крупного энергетического оборудования. Вибрация распространяется через грунт и влияет на фундаменты зданий, вызывая их осадку и разрушение, приводит к образованию оползней. Особенно заметно влияние вибрации во влажных грунтах и в песке.

Вибрация вызывает раздражение у человека, снижает его работоспособность, а при постоянном каждодневном воздействии ведет к серьезным заболеваниям. В зависимости от источника и состояния грунта вибрация может распространяться от 50 до 200 м.

Электромагнитные поля от антропогенных источников возникает на радиотехнических, телевизионных и локационных объектах, в электротермических цехах, установках СВЧ, а также на высоковольтных подстанциях и вдоль линий высокого напряжения. Зона влияния электромагнитных волн достигает до 100-150 м.

Электромагнитные поля влияют на нервную систему человека, вызывая головные боли, повышенную утомляемость, ухудшение памяти и нарушение сна.

Предыдущая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства Следующая статья: Чему равна скорость света