<<
>>

Основные типы загрязняющих веществ и их характеристики

Любая производственная деятельность связана с появлением отходов. «Безотходность» природных циклов — это миф, который опровергается огромными пластами геологических отложений, возникших в результате деятельности живых организмов.

Отходы производства, попадая в природную среду, практически всегда изменяют её химический состав или физические свойства и, следовательно, являются загрязняющими веществами.

Ландшафты и экосистемы наиболее заселённых местностей и весь современный облик биосферы сформировались под антропогенным воздействием. К сожалению, предсказать дурные последствия человеческой деятельности обычно можно, но никогда нельзя сказать с уверенностью, что учтены все возможные опасности. Поэтому упомянутые здесь и ниже, в пятой главе, источники загрязнения, опасные вещества и технологии, разрушительные для природных экосистем, — это только наиболее распространённые виды отрицательных антропогенных воздействий на природу. Пытаться строго классифицировать эти воздействия — невыполнимая задача, но по характеру условно их можно разделить по преимуществу на физико-химические, биологические и физико-механические.

Примеры физико-химического загрязнения — выбросы в атмосферу и водоёмы загрязняющих веществ (в том числе радиоактивных).

Примеры биологического загрязнения — загрязнение воды и почвы нечистотами, содержащими болезнетворные микроорганизмы, и антропогенная интродукция (внедрение) биологических видов, чужеродных для биоценоза и губительных для его природных обитателей.

Примеры физико-механического загрязнения — засорение атмосферы частицами пыли из-за неправильной распашки земель, ведущей к эрозии, то есть разрушению, почв, или шумовое загрязнение городской среды.

По времени и степени создаваемого ущерба антропогенные воздействия можно разделить на кратковременные аварии и перманентные (постоянные или долговременные) нагрузки на экосистемы, длительность которых превышает или сопоставима со временем сукцессии.

При этом аварийные нагрузки могут иметь и весьма долговременные последствия. Хотя последствия катастрофических аварий обычно производят наиболее сильное впечатление, основной экологический ущерб приносит перманентное загрязнение окружающей среды.

Химическое загрязнение может носить двоякий характер.

Во-первых, это антропогенное изменение природных циклов имеющихся в природе веществ и сдвиг их биогеохимиче- ских циклов и концентраций. Пример: выброс огромных количеств окислов углерода, серы и азота при сжигании ископаемого топлива.

Во-вторых, это распространение в природных средах синтетических веществ, в том числе особо ядовитых, в принципе в природе не существующих (ксенобиотики). Примеры: утечки диоксинов14 и использование ядохимикатов в сельском хозяйстве. Подобные вещества особо опасны тем, что в экосистемах могут отсутствовать механизмы их разложения или консервации, а живые организмы не обладают способностью к их уничтожению при попадании во внутренние органы.

Для загрязняющих веществ вводят нормативы, называемые предельно допустимыми концентрациями (ПДК).

ПДК устанавливаются отдельно по каждой среде. Кроме того, для воздуха ПДК устанавливаются в зависимости от времени воздействияСПод разовой ПДК для воздуха обычно понимают концентрацию, допустимую в течение не более 20 мшгух.ЦСред- несуточная ПДК — это концентрация вредного вещества в воздухе населённых мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Поэтому среднесуточная ПДК есть основной норматив для оценки качества воздуха./;В качестве отдельного норматива вводится ПДК рабочей зоны. Эту ПДК определяют, учитывая продолжительность рабочего времени, и за соблюдением этой нормы должны следить органы охраны труда. (Л Особо устанавливаются ПДК для продуктов питания.

Согласно природоохранному законодательству Российской Федерации, «нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности.

Нормирование в области охраны окружающей среды заключается в установлении нормативов качества окружающей среды, нормативов допустимого воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, иных нормативов в

Наиболее печально известен тетрадибензопарадиоксин, выделяющийся при производстве многих пестицидов и разложении полихлордифенила. Последний широко используется при производстве пластмасс, трансформаторных масел, красок и лаков. Абсолютно смертельная доза диоксина для приматов 70 мкг/кг веса тела (это в 20 раз меньше смертельной дозы цианистого калия!)- 5 мг этого вещества, то есть 1 мм3, смертельны для взрослого человека при пероральном отравлении. В малых дозах диоксин - сильный канцероген и мутаген, провоцирует сердечную недостаточность.

области охраны окружающей среды, а также государственных стандартов и иных нормативных документов в области охраны окружающей среды. Нормативы и нормативные документы в области охраны окружающей среды разрабатываются, утверждаются и вводятся в действие на основе современных достижений науки и техники с учетом международных правил и стандартов в области охраны окружающей среды»13. Под воздействием здесь подразумевается любая деятельность, вносящая физические, химические или биологические изменения в природную среду.

Первоначально ПДК устанавливались, исходя из «отсутствия практического влияния на здоровье человека». Однако этот критерий оказался слишком неопределённым и недостоверным, так как он не учитывал генетических и долгосрочных последствий воздействия загрязнения. Например, стало ясно, что многие канцерогены, то есть вещества, вызывающие рак, опасны при любых концентрациях, а их действие проявляется спустя много лет. В других случаях накопление вещества в пищевых цепях превращает его вполне безопасные для человека концентрации в природной среде в смертельно опасные в пищевых продуктах (см. гл. 5, рис. 5.9). Кроме того, многие вещества, практически безвредные для человека при наблюдаемых концентрациях, наносят громадный ущерб природной среде.

Поэтому нормы ПДК постоянно пересматриваются в сторону их уменьшения.

Гипотеза, на которой основывается установление ПДК, состоит в том, что существует порог вредного действия как некая доза получаемого организмом вещества, начиная с которой в нём (организме) возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Таким образом, пороговая доза вещества (или пороговое действие вообще) — это граница, переход которой вызывает в биологическом объекте негативные изменения, которые не могут быть компенсированы механизмами гомеостаза (механизмами поддержания внутреннего равновесия организма).

Для факторов, с которыми биота сталкивалась на протяжении миллионов лет эволюции, эта гипотеза существования порога вредного действия вполне справедлива. Фактически она основана на понятии диапазона толерантности и законе Шел-

15 Статья 19 Закона РФ №7-ФЗ «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 г. Примерно такие же нормы применяются и в других странах.

форда (см. п. 1.2). Однако, для многих ксенобиотиков пороговой концентрации, по-видимому, не существует. Они опасны в любой концентрации и в этом смысле ничем не лучше, чем возбудители чумы или чёрной оспы. Такие вещества мы обычно называем ядовитыми, и для их характеристики используется понятие токсичности. Токсичность есть способность вещества нарушать жизненно важные физиологические функции организма, то есть мера несовместимости вещества с жизнью.

Количественно токсичность определяется токсической дозой вещества (отнесенной, как правило, к массе тела животного или человека), вызывающей определенный токсический эффект (интоксикацию или отравление). Чем токсическая доза вещества меньше, тем выше его токсичность. Обычно токсичность характеризуют абсолютно летальной (смертельной) дозой DLI00 или среднесмертельной дозой DL30. Здесь цифры в индексе указывают вероятность (в %) гибели подопытного животного. Значения токсических доз зависят от путей поступления вещества в организм.

В табл. 4.1, 4.2 и 4.3 приведены данные о ПДК некоторых распространённых загрязняющих веществ в природных средах[11], а в табл. 4.2 и данные об их токсичности. Можно видеть, что ПДК для веществ, существующих, пусть в незначительных количествах, в незагрязнённых средах, в сотни и тысячи раз выше, чем ПДК для ксенобиотиков, таких как диоксины, бериллий или «тяжёлые металлы» и их соединения — ртуть, ванадий, кадмий, свинец и т. д. В табл. 4.4 перечислены основные источники загрязняющих веществ и характер их воздействия на здоровье человека и природные объекты.

Как правило, и люди, и природные объекты одновременно подвергаются действию нескольких загрязняющих веществ. Чтобы учесть совместное действие нескольких загрязняющих веществ, рассчитывается общий относительный уровень загрязнения 5 как сумма относительных уровней загрязнения по каждому из них:

S = ZSlt; =с, / ПДК, + С2 / ПДК2 + С3 / ПДК3 +... (4.1) где Ct — фактическая концентрация /-го вещества, а ПДК,. — его

предельно допустимая концентрация. Нормой считается, если выполняется условие

(4.2)

Этот подход предполагает, что загрязняющие вещества действуют независимо друг от друга. Проблема в том, что при одновременном воздействии нескольких веществ возможен синэрге- тическии эффект, состоящий в том, что совместное действие нескольких веществ больше суммы их воздействий по отдельности. Это означает, что при одновременном присутствии нескольких загрязнителей ПДК по каждому из них должен быть снижен. Однако вопрос о синергетическом действии загрязняющих веществ исследован пока недостаточно, и применяется простая норма (4.2).

Таблица 4. /. ПДК некоторых загрязняющих веществ в воздухе для населённых мест по данным ВОЗ и нормативам РФ (1 nr = 10-12 г, 1 иг = 10~9 г, 1 мкг = 10~б г)

Вещество

Единица

измерения

Разовая ПДК (lt; 20 минут)

Среднесуточная

ПДК

Диоксины

пг/м3

« 1

« 1

Диоксид азота N02 (N204)

мкг/м3

85

40

Оксид азота N0

мкг/м3

400

60

Пары азотной кислоты HN03

мкг/м3

400

150

Аммиак NH3

мкг/м3

200

40

Нитрат аммония NH4N03

мкг/м3

-

300

Серная кислота H2S04

мкг/м3

300

100

Сероводород H2S

мкг/м3

8

-

Серы диоксид S02

мкг/м3

500

50

Озон 03

мкг/м3

160

30

Оксид углерода СО (угарный газ)

мкг/м3

5000

3000

Синильная кислота HCN

мкг/м3

-

10

Белок белково-витаминного концентрата (БВК)

мкг/м3

-

1

Продолжение табл. 4.1

Вещество

Единица

измерения

Разовая ПДК (5 20 минут)

Среднесуточная

пдк

3,4-бенз(а)пирен

нг/м3

-

1

Инертные частицы (пыль)

мкг/м3

lt;500

150

Бериллий в любых формах

нг/м3

-

10

Ванадий и его оксид V205

мкг/м3

-

2

Никель в любых формах

мкг/м3

-

51

Железо (в окислах)

мкг/м3

-

40

Марганец в любых формах

мкг/м3

10

51

Ртуть (неорганические формы)

нг/м3

-

300

Кадмий в любых формах

нг/м3

-

300

Таллий в любых формах

нг/м3

-

400

Кобальт в любых формах

мкг/м3

-

1

Медь в любых формах

мкг/м3

3

54

Свинец (без тетраэтилсвинца)

нг/м3

1000

300

Тетраэтилсвинец

нг/м3

-

3

Мышьяк (неорганические формы)

мкг/м3

-

3

Сурьма в любых формах

мкг/м3

-

10

Хром в любых формах

мкг/м3

51

5 1

Цинк в любых формах

мкг/м3

-

50

Фенол

мкг/м3

10

3

Формальдегид

мкг/м3

35

3

Г ексахлорциклогексан

мкг/м3

30

30

Капролактам (пары, аэрозоль)

мкг/м3

60

60

Фтор (в газовой фазе)

мкг/м3

20

5

Хлор

мкг/м3

100

30

Пары соляной кислоты HCI

мкг/м3

О

о

см

200

Глава 4. Загрязнение окружающей среды

Таблица 4.2. Предельно допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в питьевой воде по данным ВОЗ и нормативам РФ (содержание в 1 литре воды, 1 пг = НИ2 г, 1 нг = 10-9 г, 1 мкг = Ю'6 г,

1 мг = 103 г)*

Вещество

ПДК

Показатель вредности/ класс опасности**

Диоксины, пг/л

20

С/1

Нефтепродукты, мкг/л

100

Поверхностно-активные вещества (ПАВ), мкг/л

500

Фенолы, мкг/л

250

Алюминий (АР+), мкг/л

500

С/2

Барий (Ва2+), мкг/л

100

С/2

Бериллий (Ве2+), нг/л

200

С/1

Бор (В), мкг/л

500

С/2

Железо (Fe), суммарно, мкг/л

300

О/З

Кадмий (Cd), суммарно, мкг/л

1

С/2

Марганец (Мп), суммарно, мкг/л

100

с/з

Медь (Си2+), мг/л

1

q/3

Молибден (Мо), суммарно, мкг/л

250

С/2

Мышьяк (As), суммарно, мкг/л

50

С/2

Никель (N1), суммарно, мкг/л

100

С/З

Ртуть (Нд), неорганические формы, нг/л

500

С/1

Свинец (РЬ), суммарно, мкг/л

30

С/2

Селен (Se), суммарно, мкг/л

10

С/2

Хром (С^+), мкг/л

50

С/З

Цинк (Zn), суммарно, мг/л

5

О/З

Нитраты (N03-), мг/л

45

О/З

Сульфаты (S042-), мг/л

500

0/4

Фториды (F-), мкг/л

700

С/2

Продолжение табл. 4.2

Вещество

ПДК

Показатель вредности/ класс опасности**

Хлориды (CI-), мг/л

350

0/4

Цианццы (CN-), мкг/л

35

С/2

Линдан, мкг/л

2

С/1

ДЦТ (сумма изомеров), мкг/л

2

С/2

* ПДК для рыбохозяйственных водоемов устанавливается ниже ГЩК для питьевой воды в 2-10 раз, так как учитывается возможность накопления ядовитых веществ в пищевых цепочках человека (см. гл. 5, рис. 5.9).

** Показатели вредности:

«С» - санитарно-токсикологический, то есть установленный, исходя из содержания микроорганизмов или токсичности; «О» - органолептический, то есть установленный по прозрачности, цвету, наличию запаха, вкусу и жёсткости.

Класс опасности определяется по 50%-й летальной (смертельной) дозе DLo, выраженной в мг на 1 кг массы тела:

15gt; DL50 - *1gt; (чрезвычайно опасное вещество). 150gt; DLs,gt;15 - «2gt; (высокоопзсное вещество),

5000gt; DL^ogt;150 - «3gt; (умеренно опасное вещество), DL50 gt; 5000 - -4- (малоопасное вещество).

Таблица 4.3. Предельно допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в почвах по данным ВОЗ и нормативам РФ (содержание в 1 кг сухо-воздушной почвы, 1 нг = 10-9 г, I мкг = 10_6 г, 1 мг = 10_3 г)

Вещество или смесь

ПДК

Лимитирующий

показатель

Диоксины, нг/кг

?5

Воздушная миграция

Атразин, мкг/кг

500

Переход в растения

Бензол, мкг/кг

300

Воздушная миграция

Бенз(а)пирен, мкг/кг

20

Воздушная миграция

ГХЦГ (линдан и гексахлоран), ДЦТ, мкг/кг

100

Переход в растения

ГХВД (гексахлорбутадиен), мкг/кг

500

Переход в растения

Гептахлор, 2,4-дихлорфенол, мкг/кг

50

Переход в растения

Диурон, изопропилбензол, мкг/кг

500

Транслокация

Карбофос, мг/кг

2

Переход в растения

Кельтан и линурон, мг/кг

1

Переход в растения

Марганец, суммарно, мг/кг

1

Санитарный

Ванадий, мкг/кг

100

Санитарный

Медь, мг/кг

3

Санитарный

Глава 4. Загрязнение окружающей среды

Продолжение табл. 4.3

Вещество или смесь

пдк

Лимитирующий

показатель

Метатион, мг/кг

1

Транслокация

Метафос, мкг/кг

100

Переход в растения

Монурон, мкг/кг

300

Транслокация

: Мышьяк, мг/кг

2

Переход в растения

Никель, мг/кг

4

Санитарный

Нитраты, мг/кг

130

Водная миграция

Патанол, мкг/кг

250

Переход в растения

Пиримор, мкг/кг

300

Водная миграция

Политриазин, мкг/кг

100

Санитарный

Полихлоркамфен, полихлорпинен, мкг/кг

500

Переход в растения

Пропанид, мг/кг

1,5

Переход в растения

Рогор, мкг/кг

300

Переход в растения

Ронит, мкг/кг

800

Транслокация

Ртуть, мг/кг

2

Переход в растения

Свинец, мг/кг

20

Санитарный

Севин, мкг/кг

50

Переход в растения

Симазин, мкг/кг

200

Переход в растения

Сурьма, мг/кг

4

Водная миграция

Суперфосфат, мг/кг

200

Водная миграция

Удобрения в гранулах комплексные, мг/кг

120

Водная миграция

Удобрения жидкие комплексные, мг/кг

80

Водная миграция

Фенурон, мг/кг

1,8

Водная миграция

Фозалон, мкг/кг

500

Переход в растения

Формальдегид, мг/кг

7

Санитарный

Фталофос, хлорамп, мкг/кг

50

Переход в растения

Хлорофос, мкг/кг

500

Переход в растения

[Хром шестивалентный, мкг/кг

50

Переход в растения

Цинк, подвижные формы, мг/кг

23

Транслокация

Таблица 4.4. Основные типы загрязняющих веществ, их источники и характер воздействия на людей и природные объекты

Вещество

Основные источники

Основные объекты и характер воздействия

Радиоактивные

вещества

Аварии на атомных станциях, при транспортировке и переработке отходов. Свалки и зараженные угодья

Биологические объекты - прямое поражение и по пищевым цепям. Лучевая болезнь, канцерогенез, генетические последствия

Ртуть

Сжигание органического топлива. Производство хлора, пластмасс, бумаги, соды. Электролиз, обработка руд, амальгамирование. Свалки: термометры, ртутные лампы

Медленное отравление почв и пресноводных водоемов. Поражение нервной системы и почек с летальным исходом. Особо опасно образование метилртутных соединений в пресной воде от сбросов и атмосферных выпадений

Свинец

Цветная металлургия, автотранспорт, свалки

Поражение нервной системы, печени и кроветворных органов, обогащение и накопление в пищевых цепях

Кадмий

Цветная металлургия, свалки

Канцерогенез

Мышьяк

Цветная металлургия, свалки

Особо ядовит в соединениях

Удобрения, пестициды

Производство, транспортировка, хранение и применение

Отравление людей и животных непосредственно и по пищевым цепям с тяжелыми генетическими последствиями

Окислы серы

Тепловая энергетика, металлургия, нефтехимия и т. д.

Закисление почв и водоемов, деградация и гибель лесов, респираторное воздействие на людей, коррозия металлов

Окислы азота

Автотранспорт, тепловая энергетика, металлургия и другие высокотемпературные процессы и технологии

Закисление почв и водоемов, образование озонового смога. При попадании в организм человека с пищей превращаются в нитрозамины - сильнейшие канцерогены

Аммиак и аммоний

Аммонийные удобрения, животноводство, нечистоты

Эвтрофикация водоёмов, респираторное воздействие на людей

Пыль

Тепловая энергетика, металлургия, карьеры и терриконы, производство цемента, эрозия почв

Респираторное воздействие на людей, угнетение растительности, повышенный износ техники

Диоксины и другие органические вещества

Химическое и биохимическое производство, аварии на химических и электротехнических установках

Особо опасные и опасные ядовитые вещества, в малых концентрациях - сильные канцерогены и мутагены

Болезнетворные

микроорганизмы

Неочищенные сточные воды, свалки (грызуны - крысы и мыши)

Холера, чума, дизентерия, сальмонеллёзы, инфекционный гепатит

Хлорфторуглево-

дороды

Аэрозольные распылители, холодильные установки, электротехническая и электронная промышленность

Безвредны для биоты. Попадая в стратосферу, разрушают озоновый слой

Опасность, исходящая от загрязняющего вещества, зависит не только от характера его воздействия, величины эмиссии (то есть выброса в окружающую среду) и ПДК, но и от параметров его распространения.

Пространственный масштаб распространения загрязнения зависит от того, в какую среду оно попало и от времени жизни загрязняющего вещества в этой среде. В атмосфере загрязняющие вещества разносятся ветрами со скоростями от 1 до 20 м/с (а 4—70 км/час), в проточных водах они распространяются со скоростью течений, в стоячих водах и почвах их распространение зависит от скоростей диффузии — это доли см/с в воде и сантиметры в год — в почвах.

Время жизни загрязняющего вещества в природной среде — это среднее время существования в этой среде молекул ши атомов вещества до их распада, трансформации или выведения за пределы среды. Если распад вещества носит абсолютно случайный характер, то это время, за которое количество молекул вещества уменьшается в е = 2,718... раз[12]. Используется также понятие времени жизни в некоторой среде (например, в атмосфере) относительно конкретного процесса, например, физико-химического распада или вымывания дождями.

Под временем пребывания вещества в данной среде (атмосфера, вода или почва) будем понимать другую величину, а именно время, за которое концентрация вещества становится меньше предельно допустимой концентрации ши просто ниже порога обнаружения™. Существенно, что время жизни не зависит от исходного количества вещества, то есть от величины его выброса, или эмиссии, тогда как время пребывания зависит и от времени жизни, и от эмиссии.

Время жизни вещества в данной среде зависит от двух факторов: скорости его химической (или физической в случае радиоактивного распада) трансформации или разложения в природной среде и скорости его механического выведения. Например, выброшенное в атмосферу из заводской трубы опасное органиче-

ское химическое соединение под действием кислорода воздуха может окисляться, превращаясь в углекислый газ и воду, и одновременно осаждаться на почву (время жизни в атмосфере), где подвергается иному набору воздействий (время жизни в почве).

В табл. 4.5 приведены типичные масштабы пространственного распространения загрязняющих веществ и времена их пребывания в природных средах.

<< | >>
Источник: Гальперин М. В.. Экологические основы природопользования. 2003

Еще по теме Основные типы загрязняющих веществ и их характеристики:

  1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧЕБНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЮ
  2. Экологические преступления
  3. 8.2. Плодородие земли. Неблагоприятные последствия использования земельных ресурсов
  4. Специальные информационные ресурсы.
  5. 4.3.3 . Менеджмент в эколого-производственной системе
  6. Г л а в а 16 Загрязнение атмосферы
  7. Глава 17 Воздействие на гидросферу
  8. Глава 19 Природные ресурсы и их использование
  9. 6.1. Техногенные эмиссии и воздействия
  10. 6.4. Загрязнение земли
  11. 8.3. Экологическое нормирование
  12. 10.4. Средозащитная техника
  13. Основные типы загрязняющих веществ и их характеристики
  14. Разработка программы мониторинга
  15. Выбор оборудования и методов анализа
  16. 5.1. Общие и суммарные показатели качества вод