Пределы загрязнения и индексы качества

Окружающей среды

Окружающая среда – это результат сложного взаимодействия природы, общества и человека (соответственно, биосферы, социосферы и антропосферы). Она в максимальной степени соответствует понятию экос и основному предмету науки экология.

С точки зрения экологии три указанные составные части экоса можно считать равноправными, если исходить из условий равновесия, существующего между ними. Тем не менее, следует признать, что человек занимает в этой триаде совершенно особое место, поскольку с момента появления его деятельность на Земле и в космосе произвела ряд геологически и космологически значимых изменений, обусловленных следующими тремя обстоятельствами:

появление генетически измененных видов растений и животных;

демографический взрыв и интенсификация потребления ресурсов;

глобализация и концентрация постиндустриального производства.

Это, в свою очередь, с неизбежностью привело к катастрофическому и неуправляемому накоплению всех видов отходов и к необходимости развития технологий их утилизации (табл. 1)

Пределы загрязнения трех сфер окружающей среды (литосферы, гидросферы и атмосферы) определяются условиями нормального функционирования организмов и биосферы в целом. При этом для различных сфер и отдельных организмов эти условия и, соответственно, пределы загрязнения могут различаться. Например, незначительное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере не влияет непосредственно на животные организмы, а для растений даже полезно. Однако при достижении определенных предельных концентраций оно может вызвать резкое потепление окружающей среды и, как следствие, климатическую катастрофу. Следует отметить, что в настоящее время ведутся споры относительно антропогенных причин и о самой возможности потепления.

Оксиды азота, поглощающие излучение в более коротковолновой области электромагнитного спектра, теоретически должны вызывать меньший парниковый эффект, но зато способны нарушать озоновый слой атмосферы и сверх определенных (кстати, по мнению многих ученых, намного меньших, чем для СО₂) значений изменять условия равновесия в биосфере.

Таблица 1

Загрязнения и способы их утилизации и обезвреживания

Особенно важен баланс кислорода. До настоящего времени его убыль в атмосфере не зафиксирована. Отмечаются лишь некоторые незначительные колебания, несмотря на то что потребление О₂ в техносфере непрерывно растет и в настоящее время перевалило за отметку 6 млрд. т (в 15 раз больше, чем требуется на дыхание приблизительно семимиллиардного населения Земли). Причиной является компенсирующая роль растений, масса которых, однако, непрерывно убывает под влиянием техногенных факторов.

Аналогичные данные можно привести и по загрязнению гидросферы, с той лишь разницей, что оно идет темпами, намного превышающими темпы загрязнения атмосферы и литосферы, для которых гидросфера выполняет определенную очистительную функцию. Извлекая из Земли около 16 млрд. т природных компонентов, технос затрачивает на их переработку в 200 раз большее количество воды, превращая ее в загрязненные стоки. Гидробиологическое самоочищение воды, особенно в холодных регионах нашей планеты, происходит намного медленнее, чем загрязнение, притом, что и большая часть промышленных предприятий сосредоточена в указанных регионах. Мало того, и активность бактерий, очищающих воду, подавляется из-за негативного техногенного воздействия. Загрязнение гидросферы можно ограничить или устранить только с помощью высокоэффективных технологий утилизации и обезвреживания воды.

Глобальные пределы загрязнения среды до сих пор не определены, однако четко выявлены тенденции ее негативного изменения в планетарном масштабе:

изменение климата из-за выброса техногенного тепла, газообразных оксидов и аэрозолей;

подавление биологических структур под действием ультрафиолетового излучения, усиливающегося в результате разрушения озонового слоя Земли фреонами, нитроксидами и другими техногенными газами;

негативные генетические изменения в организмах как следствие радиоактивного загрязнения;

угнетение флоры и фауны в результате насыщения атмосферы сернистым газом и выпадения кислотных дождей;

загрязнение среды суперэкотоксикантами, к которым относятся ряд хлордиоксинов, полициклические ароматические углеводороды и некоторые тяжелые металлы.

Особенно опасны парные и тройные сочетания перечисленных факторов, вызывающие синергетические эффекты (усиление действия каждого из них). Например, кислотные дожди вызывают заметное снижение рН водных растворов, что резко увеличивает подвижность тяжелых металлов и радионуклидов, их глобальный перенос в атмо- и гидросфере, увеличение масштабов их негативного воздействия.

Качество окружающей среды характеризуют зависимостью

К_с = 1/К_з,

где К_с – индекс качества среды, К_з – индекс загрязнения среды, величины которых представляют некие интегральные показатели уровня комфортности существования в данной среде (К_с) и аналогичную сумму показателей степени ее загрязненности по сравнению с принятым средним уровнем для данного региона (К_з).

Второй важный показатель качества среды, предельно допустимые концентрации (ПДК), характеризует гигиенические нормы содержания вредных компонентов в трех сферах окружающей среды. Их величины рассчитаны и установлены для более 400 веществ. Это, однако, крайне мало, если учесть, что в настоящее время известно более 6 млн. органических и более 1 млн. неорганических соединений, и количество их непрерывно растет.

Согласно ГОСТ 1-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности», все промышленные отходы (ПО) делят на 4 класса (табл. 2). Сюда полезно было бы прибавить и 5-й класс – неопасные ПО, поскольку они не представляют собой «все остальные» и должны быть специально перечислены.

Таблица 2

Классы опасности различных веществ

К 5-му классу следовало бы отнести безусловно неопасные в широких пределах концентраций вещества, такие, как H₂О, О₂, N₂ и т. п., а к 1–4 следующие и им подобные соединения:

1. Hg, HgCl₂, K₂CrO₄, SbCl₃, As₂O₃, AsH₃.

2. CuCl, NiCl₂, Sb₂O₃, Pb(NO₃)₂, CdCl₂.

3. CuSO₄, CuC₂O₄, PbO, PbO₂, CCl₄, C₆H₆.

4. MnSO₄, H₃PO₄, Na₃PO₄, P₂O₅, ZnSO_4.