Название: Экологические аспекты концепции устойчивого развития(Бардаханов С. П. )

Жанр: Гуманитарные

Просмотров: 1227


3.4.1. источники загрязнений

     Загрязнение стало рядовым словом, под которым обычно понимаются отравление воздуха, воды и почвы. Однако на самом деле проблема гораздо сложнее, так как загрязнение может включать в себя сотни факторов, связанных с разными источниками. Преодоление их воздействия является трудоемкой и сложной задачей, поскольку в каждом конкретном случае следует определить вызывающий проблему загрязнитель, выяснить его источник, а затем разработать и организовать приемлемую стратегию контроля.

     К наиболее значительным категориям загрязнения относятся: неблагоприятное влияние на водные экосистемы смытых в процессе эрозии почвы твердых частиц; повышение концентрации биогенов из-за канализационных сбросов и стоков с полей удобрений; загрязнение водоемов болезнетворными микроорганизмами из канализационных стоков и последующее снижение содержания кислорода в водоемах; отравление воды ядовитыми химическими веществами из отходов и пестицидов; воздействие на воду и почву продуктов сжигания топлива, снижающих количество кислорода и вызывающих кислотные дожди; потенциальное заражение воздуха, воды и почвы радиоактивными отходами; выбросы углекислого газа и других химических веществ, снижающих содержание озона, что может изменить климат и подействовать на все виды организмов.

     Нарушение экологического равновесия в результате эрозии и выщелачивания является следствием того, что водоем постепенно заполняется наносами и обогащается биогенами. Накопление последних способствует развитию фитопланктона, помутнению воды и затенению бентосной растительности. К помутнению воды ведут и наносы. В результате растительность на дне гибнет, сокращается концентрация растворенного кислорода, другие виды организмов также погибают. Обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона, называется эвтрофизацией. Эвтрофизации можно противостоять борьбой с симптомами – уничтожать фитопланктон и увеличивать содержание кислорода. Однако более эффективным является снижение поступления наносов и биогенов в водоемы. Источником наносов является почвенная эрозия – это эрозия используемых человеком земель, прежде всего, пашни. Даже при относительно хорошем контроле за эрозией каждый гектар теряет ежегодно до 10 тонн почвы, а при плохом контроле – до 40 тонн. При эрозии пастбищ, подвергающихся перевыпасу, в результате стравливания образуются проплешины и выбитые скотом тропы, что в дальнейшем ведет к овражной эрозии и уносу почвы. С площадей, на которых сведен лес, особенно с крутых обезлесенных склонов, могут смываться сотни тонн с гектара. К аналогичным последствиям приводят стройплощадки, карьеры и другие искусственные разработки, подверженные овражной и береговой эрозии. Особенности строения почвы приводят к особенностям механики распространения эрозии. Сначала наносы представляют собой цельную смытую почву, но затем она быстро разделяется водой на частицы песка, пыли, глины и гумуса, переносимые с различной скоростью. Тонкая глина и гумус (как ультрадисперсные составляющие) уносятся дальше всего и распространяются по крупным озерам и эстуариям, где и наносят наибольший вред. Однако и в самих ручьях и реках их влияние велико. Песчаные частицы, хотя и не так интенсивно переносятся водой, но их движение по дну оказывает существенное негативное влияние на деятельность живущих в нем и на нем организмов. Обычно наносам уделяется гораздо меньше внимания, чем каким-либо другим загрязнителям. Однако масштабы эрозии почв настолько огромны, что наносы – наиболее опасный загрязнитель ручьев и рек. Кроме того, наносы создают и серьезные экономические проблемы, в частности, требуют огромных средств для очистки русел.

Биогены такие, как нитрат-, фосфат- и калий-ионы связаны с частицами глины и гумуса, и поэтому они неизбежно сопутствуют наносам и все источники последних одновременно служат источниками биогенов. Они также поступают в водоемы с удобрениями, вымываемыми с полей, дач, садов и газонов, с отходами животноводства, смываемых с пастбищ, ферм, из конюшен и других мест скопления животных. Существенную величину составляют смываемые из городов и пригородов отходы домашних животных,  так как  плотность их численности в городах примерно в сто раз выше, чем в диких популяциях видов такого же размера. То же самое справедливо для человеческих экскрементов – плотность населения в городах примерно в тысячу раз выше, чем плотность животных в естественных экосистемах. К биогенам относятся и фосфатсодержащие моющие средства, кислотные дожди различного состава, в частности образующие серную и азотную кислоты, в результате в экосистемы кроме Н+ вносятся анионы SO4– и NO3–.

     Первичные неочищенные сточные воды содержат 99,9 \% воды и 0,1 \% других веществ. Но последние оказывают большое биологическое влияние и опасны угрозой инфекционных заболеваний, снижением содержания растворенного кислорода, эвтрофизацией. Биогенная часть стоков состоит из мусора и песка, органического вещества и коллоидов (живых и неживых организмов и веществ, остающихся взвешенными в воде), и растворенных веществ – тех же соединений азота, фосфора и калия, и фосфатов из моющих средств. Несмотря на наличие в развитых странах очистных систем, они большей частью не предотвращают попадание биогенов в водоемы. Обычно хорошая технологическая схема включает следующие этапы очистки. На стадии предочистки производится задерживание мусора на решетках и удаление песка в пескоотстойниках, в которых вода движется с малой скоростью и происходит оседание песка. При первичной очистке в первичных отстойниках вода почти не движется и тяжелое органическое вещество (30…50 \% всей органики) оседает на дно. Жирные и маслянистые вещества всплывают к поверхности и их снимают. Вторичная очистка – обычно биологическая – в ней участвуют живые естественные редуценты и детритофаги, которые уничтожают органику и превращают ее в воду и углекислый газ. На этой стадии обычно применяются два типа систем: капельные биофильтры и активный ил. Первый тип представляет собой камни среднего размера, уложенные в слой толщиной 2–3 м. В нем создается сложная экосистема бактерий, мелких червей и других прикрепленных к камням детритофагов. При создании активного ила в большую проточную емкость добавляется смесь детритофагов, которая аэрируется (снабжается кислородом). В результате создаются идеальные условия для детритофагов. Системы с активным илом более компактны, но требуют больших расходов на аэрацию. После этого (и этапа первичной очистки) сток теряет 85…95 \% органического вещества. Условно стопроцентная очистка требует применения дополнительных средств. Полную доочистку дает дистилляция, но это требует огромных затрат. Поэтому обычно речь идет о наиболее вредных биогенах, для очистки от которых применяют соответствующие способы. Например, от фосфатов избавляются, добавляя ионы кальция (известь). Образуется нерастворимый фосфат кальция, который можно удалить фильтрованием. Последний этап – дезинфекция, после которой воду сбрасывают в водоемы. Обычно это хлорирование, однако хлор является сильнейшим ядом, продолжающим действовать в водоемах. Более безопасен озон, он губителен для микроорганизмов и затем распадается на газообразный кислород, однако он не только токсичен, но и взрывоопасен. Есть и другие методы, например, применение ускорителей электронов. Образовавшийся на разных этапах ил либо компостируют, либо подвергают анаэробному сбраживанию. Во втором случае образуется биогаз, содержащий до 70 \% метана. В обоих случаях в результате получается богатый биогенами раствор гумуса. В дальнейшем изложении мы опустим такие существенные загрязняющие факторы, как атмосферное загрязнение, а также проблемы парникового эффекта и озонового экрана. С ними можно ознакомиться в других курсах.

     Проблема ликвидации твердых отходов также тесно связана с нарушением одного из основных экологических законов – круговорота веществ в природе. Количество мусора все растет, а места для свалок все меньше. Здравый смысл говорит, что общество, производящее отходы, неустойчиво, а для устойчивого развития должен быть организован устойчивый круговорот вещества. В нашей стране сейчас основным способом ликвидации твердых отходов являются открытые горящие свалки. С проблемами этого метода знаком каждый, кто был хотя бы недалеко от них. Свалки в изобилии производят дым, зловоние, являются рассадником различных патогенных факторов и паразитов. Более экологично использовать захоронения отходов – засыпание их грунтом. Но и здесь есть проблемы. Вредные вещества все равно вымываются и загрязняют биогенами почву и грунтовые воды. У захороненного мусора нет доступа к кислороду. Поэтому его разложение идет анаэробно, в толще захороненных отходов образуется биогаз, в значительной мере состоящий из метана. Он может распространяться в грунте горизонтально, например, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при зажигании. По мере разложения объем отходов уменьшается и в будущем просадка грунта может представлять большую опасность. Альтернативой является на данном этапе строительство мусороперерабатывающих заводов.