Зубилин И.Г. Научные основы охраны природы и рациональное природопользование

Подождите немного. Документ загружается.

141

Значительная экономия достигается за счет ликвидации от-

вального хозяйства.

Из-за большого разнообразия состава твердых отходов не су-

ществует общих методов их переработки. Достижения химической

технологии в их утилизации связаны, главным образом, в создании

безотходных и малоотходных производств. В 1979 г. на совещании,

проводимом под эгидой ООН, была принята Декларация о малоот-

ходной и безотходной технологии и использовании отходов. Со-

гласно Декларации, под безотходной технологией понимают такой

принцип функционирования промышленности, сельского хозяйства,

региона, отрасли или отдельно производства, при котором рацио-

нально используются все компоненты сырья и энергии в цепочке сы-

рье

→ производство → потребление → отходы → вторичные ресурсы

и не нарушается экологическое равновесие.

Малоотходными считают технологии, в которых вредные от-

ходы не превышают уровня, допускаемого санитарными нормами, но

в которых по техническим, экономическим, организационным и

иным причинам часть сырья и материалов переходит в отходы (попа-

дает на захоронение или длительное хранение). В настоящее время

разработаны научно-технические основы безотходной технологии

для всех отраслей промышленности. К сожалению, по экономиче-

ской эффективности многие из разработанных технологий все еще

уступают традиционным.

Для того чтобы повысить конкурентоспособность малоотход-

ных ресурсосберегающих экологически чистых технологий, Агент-

ство США по защите окружающей среды уже более пяти лет органи-

зует исследования в области «green chemistry». Под этим термином

понимают использование разнообразных химических методов и про-

цедур для разработки технологий, позволяющих сократить потребле-

ние сырья и материалов, снизить риск аварий на производстве, ис-

ключить или сократить использование, производство и выбросы в

окружающую среду опасных веществ, включая реагенты, раствори-

тели, продукты и полупродукты химической и других отраслей про-

мышленности. В рамках программ «green chemistry» в 1996–1998 г.г.

разработаны технологии, обеспечивающие замену в производстве

полистирола хлорфторуглеводородов (фреонов) на экологически

чистый растворитель – сверхкритический диоксид углерода; превра-

щение отходов биомассы в корм животных; замену хлора диоксидом

хлора в процессе отбеливания целлюлозы при производстве бумаги;

142

предложены гетерогенно-каталитические процессы, обеспечивающие

снижение выхода побочных продуктов в реакции Фриделя-Крафтса.

Можно привести примеры успешной, экономически эффектив-

ной работы предприятий, использующих малоотходные технологии,

и в странах СНГ.

Пикальский глиноземный комбинат в Ленинградской области,

используя бедное по содержанию алюминиевое сырье, является од-

ним из наиболее рентабельных предприятий алюминиевой отрасли.

Здесь производится безотходная комплексная переработка сырья для

выпуска глинозема, химических продуктов и строительных материа-

лов.

В углях, сжигаемых на ТЭС, содержится около 10 млн. т серы,

и в атмосферу выбрасывается около 18 млн. т диоксида серы и около

0.6 – 0.7 млн. т триоксида. Можно ли избежать этих выбросов

? В

Подмосковном угольном бассейне находится Климская обогатитель-

ная фабрика, работающая по безотходной технологии. На ней полу-

чают три продукта: уголь для электростанций, углистый колчедан –

сырье для производства серной кислоты и глину, применимую для

производства стройматериалов. Содержание серы в угле после пере-

работки снижается на 35 – 40 %.

3.5. Ресурсосберегающая технология в черной

металлургии

Один из крупнейших источников загрязнений – предприятия

черной металлургии, одной из важнейших отраслей промышленности

Украины. Сброс загрязнений в р. Днепр достиг критического уровня

(заводы Днепродзержинска: 190.6 млн. м

в год, Запорожья: 107.4

млн. м

, Днепропетровска: 190 млн. м

). Еще недавно металлургиче-

ские предприятия СССР производили не менее 200 млн. т твердых

отходов ежегодно.

В рамках металлургии чрезвычайно вредным является коксо-

химическое производство, которое, как мы уже отмечали ранее, вы-

деляет большое количество пыли, газов, жидких стоков: к 1992 г. из

169 коксовых батарей, работающих в странах СНГ, только 35 функ-

ционировали с обеспыливанием, около 10 коксохимических заводов

не имели биологической очистки сточных вод.

Основными загрязнителями на коксохимических заводах явля-

ются сама коксовая батарея (при процессах загрузки и выгрузки) и

143

оборотная вода конечных холодильников (подлежат закрытию).

Стоки коксохимии содержат такие опасные вещества, как аммиак,

фенолы, роданиды, сероводород, смолы, канцерогенные соединения.

За коксохимическим производством в металлургии следуют

другие интенсивные загрязнители:

• агломерационное производство – 170 агломерационных лент,

большинство из которых не выдерживают никакой критики с

точки зрения охраны окружающей среды;

• доменное производство, оставляющее после себя огромное коли-

чество шлака;

• сталеплавильное производство, в котором 46 конверторных уста-

новок до сих пор не имеют очистных сооружений;

• прокатное производство, выбрасывающее в качестве отхода ока-

лину и потребляющее большое количество воды.

Экологические достижения в металлургии есть, однако превра-

щение существующей металлургии в безотходную отрасль – процесс

длительный, сложный, требующий вложения огромных средств. Од-

ним из примеров создания безотходных (малоотходных) технологий

в металлургии является бездоменный бескоксовый метод получения

железа непосредственным восстановлением железорудных концен-

тратов восстановительным газом (СО + Н

). При этом из технологи-

ческой цепи полностью устраняется стадии, в наибольшей степени

загрязняющие окружающую среду: доменный процесс, коксовое

производство, агломерация. Это позволяет втрое уменьшить потреб-

ность в воде, сократить количество образующихся сточных вод,

практически исключить вредные выбросы в атмосферу.

Опыт работы Оскольского электрометаллургического комби-

ната показал, что такая технология резко снижает выбросы углеки-

слого газа, диоксида серы, пыли и др. загрязнителей. Она практиче-

ски полностью утилизирует все отходы производства. Шлаков и дру-

гих твердых отходов в этом процессе почти не образуется. Нет со-

мнений, что бездоменный способ получения железа – будущее ме-

таллургии.

Можно привести и другой яркий пример. Харьковскими уче-

ными создана технология извлечения графита из копоти металлурги-

ческих заводов. Внедрение ее позволило бы отказаться от добычи

графитовых руд, исключить складирование отходов производства,

улучшить состояние атмосферы.

Созданы и имеют большие перспективы использования эколо-

гически безопасные технологии производства формованного кокса, а

144

также непрерывного слоевого коксования, обеспечивающие практи-

чески полное превращение органической части углей в кокс. Боль-

шой вклад в их создание внесли харьковские ученые

Ю.Б. Тютюнников, И.Г. Зубилин, М.Г. Скляр и др.

3.6. Проблема «чистых» источников энергии

Бесплатный сыр бывает только в

мышеловке.

Английская пословица

Значительная часть загрязнений, попадающих в окружающую

среду, – результат работы теплоэлектростанций (ТЭС). В этом со-

стоит одна из причин, по которым человечество ищет новые источ-

ники энергии, более эффективные и экологически чистые.

Один из путей решения указанной проблемы – переход на ис-

пользование ядерной энергии (энергии ядерного распада и синтеза).

Достоинствами этого вида энергии являются большие запасы ядер-

ного топлива, высокая теплотворная способность ядерного топлива и

малое количество отходов. В табл. 3.7 приведены сравнительные

данные о двух электростанциях – работающей на угле тепловой и

атомной с водо-водяным энергетическим реактором электростанций

мощностью 100 Мвт.

Таблица 3.7. Сравнительные характеристики работы ТЭС и АЭС

Показатель работы ТЭС АЭС

Расход угля, т/год 2 300 000 0

Расход кислорода воздуха, т/год 6 200 000 0

Расход UO

(3.5 % обогащения), т/год 0 30

Выброс в атмосферу СО

, т/год 8 400 000 0

Выброс в атмосферу SO

, т/год 140 000 0

Отходы уранового топлива (на регенера-

цию), т/год

0 35

Выброс в атмосферу основных загрязня-

ющих веществ, кратность ПДК

2.01 0.002

Выброс в атмосферу загрязняющих мик-

роэлементов, кратность ПДК

2.75 0.0001

145

Легко видеть, что по воздействию на окружающую среду атом-

ные электростанции (конечно, при их безаварийной работе) имеют

значительные преимущества перед теплоэлектростанциями.

В то же время, нельзя не отметить, что на фоне общего небла-

гополучия с состоянием окружающей среды задача сохранения здо-

ровья человека и здоровой среды его обитания остается в атомной

энергетике одной из актуальных. Значение этой задачи еще более

выросло после Чернобыльской катастрофы 1986 г. Ее последствия

для населения и окружающей среды потребовали самого серьезного

внимания к выбору метода строительства, оценки последствий

строительства и эксплуатации АЭС.

Экология атомных электростанций рассматривает АЭС как

промышленно-территориальный комплекс, состоящий собственно из

АЭС, вспомогательных предприятий, города энергетиков. Этот ком-

плекс поставляет в окружающую среду четыре вида загрязнителей:

радиоактивный, химический, тепловой и бытовой (связанный с жиз-

недеятельностью населения). На АЭС, кроме нормального режима ее

работы, возможны, хотя и маловероятны, проектные и запроектные

аварии, причем роль загрязнителей в воздействии на окружающую

среду при нормальной работе и авариях сильно отличается. В про-

гнозах и оценках воздействия атомных электростанций на окружаю-

щую среду используются результаты исследования состояния окру-

жающей среды действующей АЭС, изучения последствий аварий на

Урале, в Чернобыле, многочисленных радиобиологических исследо-

ваний, изучения последствий эксплуатации ТЭС, опыт охраны окру-

жающей среды других промышленных предприятий. Главной зада-

чей в области экологии атомных электростанций считается разра-

ботка стратегии и тактики обеспечения экологической безопасности

АЭС.

Нормальный режим работы АЭС характеризуется малыми ра-

диоактивными и химическими поступлениями за ее пределы, проект-

ным сбросом в окружающую среду тепла и обычным урбанизацион-

ным воздействием на природу. По показателю радиационного воз-

действия на человека и природу нормально работающую АЭС можно

считать безотходным производством. Обусловлено это тем, что сани-

тарно-гигиеническое законодательство, регулирующее радиационное

воздействие на человека, а, следовательно, и радиоактивные поступ-

ления с АЭС в окружающую среду установило дозовую квоту для

населения, связанную с радиоактивными отходами АЭС в пределах

25 мБэр/год (20 – 25 % дозы естественного фонового излучения). Ни

146

одна АЭС за все время безаварийной работы не превысила этот уро-

вень. Более того, реальная дозовая нагрузка на население сущест-

венно ниже допустимой, поскольку газо-аэрозольные радиоактивные

выбросы АЭС и сброс радионуклидов с жидкими стоками АЭС много

ниже тех, которые обусловили бы превышение санитарных норм.

Столь малые радиоактивные поступления с АЭС согласуются с

благоприятной радиационной обстановкой на близлежащих террито-

риях. Они не оказывают ощутимого воздействия на природные объ-

екты и комплексы. Действительно, при нормальной работе АЭС

плотность радиоактивных выпадений на ближайшие к АЭС террито-

рии не превышает нескольких Беккерель на 1 м

, а радионуклиды-

продукты коррозии и деления обнаруживаются современными мето-

дами не далее, чем в двух км от АЭС.

Не удивительно, что до аварий на АЭС их строительство по

всему миру шло высокими темпами и к середине 80-х годов в мире

на атомных электростанциях вырабатывалось около 225 млрд. кВт

⋅ч

электроэнергии. После аварии на АЭС, когда радиоактивному зара-

жению подверглись обширные территории Европы, пострадали мил-

лионы людей, правительства многих стран пересмотрели политику

строительства новых атомных электростанций. За исключением

Франции, вся структура энергетики которой ориентирована на атом-

ные электростанции, развитые страны отказались от строительства

новых станций; многие государства решили строить АЭС только с

подземным размещением атомных реакторов, что сильно удорожает

строительство и повышает себестоимость вырабатываемой на АЭС

энергии. Некоторые государства (США, Швеция и др.) и вовсе ре-

шили постепенно выводить из эксплуатации действующие АЭС, не-

смотря на большую стоимость электроэнергии, производимой на

электростанциях традиционных типов. Строительство АЭС продол-

жается в развивающихся странах (Иран, Бразилия, Северная Корея),

не склонных нести дополнительные расходы для обеспечения эколо-

гической безопасности своей энергетической отрасли. К такому же

решению склонилось правительство Украины, где планируется вве-

сти в действие два энергоблока на атомных электростанциях. В об-

щем, можно заключить, что аварии на АЭС резко изменили мировую

тенденцию – от строительства новых электростанций к сворачива-

нию этой отрасли. По прогнозам, к середине XXI в. на АЭС будет

вырабатываться электроэнергии столько же, сколько производилось

в конце 70-х годов ХХ в.

147

В последние годы много внимания уделяется водородной энер-

гетике – получению электроэнергии за счет экологически безопасной

реакции окисления водорода до воды. Ресурсы водорода как топлива

безграничны, теплотворная способность его превышает таковую для

угля. К сожалению, распространенные методы получения водорода –

электролизом воды, конверсией природного газа слишком дороги,

чтобы сделать сегодня рентабельной водородную энергетику. Изуча-

ются возможности биохимического производства водорода. Другая

сложность – возможность взрывов водород-кислородных смесей.

Требуется обеспечить высокую техническую культуру эксплуатации

теплоэлектростанций и оснастить их надежными контрольными сис-

темами, чтобы работа таких ТЭС стала безопасной.

Широкомасштабное практическое освоение других перспек-

тивных с экологической точки зрения источников энергии – энергии

Солнца, приливов, ветра, вулканов и т.п. – дело довольно далекого

будущего, поскольку в настоящее время отсутствуют надежные ин-

женерные экономически оправданные решения.

Остается путь совершенствования работы действующих элек-

тростанций, прежде всего тепловых. Одно из возможных решений –

совершенствование технологии сжигания топлива, например, приме-

нение двухступенчатого сжигания, возврат дымовых газов в зону го-

рения, сжигание топлива с недостатком воздуха и комбинирование

этих методов. Таким образом можно в два – три раза снизить вред-

ные выбросы в атмосферу. Радикально сократит выбросы сточных

вод внедрение водооборотных технологий; проблему твердых отхо-

дов ТЭС можно решить, используя их в качестве сырья для произ-

водства строительных материалов, цемента и т.п.

3.7. Пестициды и производство сельскохозяйственной

продукции

Одним из важных направлений развития сельскохозяйствен-

ного производства является снижение потерь урожая от вредителей,

болезней, сорняков и т.п. В связи с этим в мире широко применяют

химические (пестициды) и биологические средства защиты растений.

Это вполне понятно, поскольку использование различных химиче-

ских препаратов в сельском хозяйстве позволяет сохранить не менее

1/3 урожая и существенно сократить затраты труда по уходу за посе-

вами.

148

Еще в Древней Греции было известно более 500 видов живот-

ных. В настоящее время число известных видов превышает 2 млн. По

подсчетам энтомолога Н.Богданова-Котькова, более 68 000 видов

насекомых могут наносить вред человеку, домашним животным, рас-

тениям, а также различным материалам. Не меньше и число видов

различных вредоносных микроорганизмов и растений. При отсутст-

вии систематической борьбы с болезнями и вредителями сельскохо-

зяйственных культур можно собрать не более 22 % урожая капусты,

10 % урожая яблок, 9 % урожая персиков и т.п. Многочисленны при-

меры уничтожения урожая болезнями и вредителями. Так, в 1845 –

1851 г.г. в Ирландии вследствие массового поражения картофеля фи-

тофторой погибла большая урожая этой культуры, что стало причи-

ной голода и смерти 1 млн. человек. В 1930 г. в США до 30 % урожая

пшеницы погибло от линейной ржавчины, в 1954 г. в Канаде – около

3 млн. т пшеницы от стеблевой ржавчины. Существенный вред на-

носят насекомые и микроорганизмы, разрушающие древесину, бу-

магу, изделия из хлопка, шерсти и шелка, каучук и другие мате-

риалы. Трудно переоценить ущерб здоровью людей, наносимый

вредными насекомыми и клещами-переносчиками инфекций. Серь-

езную опасность для человека представляют энцефалит, сыпной и

возвратный тифы и другие заболевания, переносчиками которых яв-

ляются насекомые и паукообразные. Велики потери сельскохозяйст-

венной продукции от сорных растений, которые отнимают у куль-

турных растений влагу и питательные вещества, содержащиеся в

почве, затеняют культурные растения и мешают их нормальному

росту, засоряют собранное зерно ядовитыми для человека и живот-

ных семенами и т.д.

При общей стоимости мирового урожая сельскохозяйственных

культур около 140 млрд. долларов/год потери от вредителей, болез-

ней и сорняков оценивают в 75 млрд. долларов. Один из наиболее

распространенных методов борьбы с вредными организмами – хими-

ческий. Возрастающее производство и применение различных хими-

ческих веществ (удобрений, и пестицидов) в сельском хозяйстве со-

провождается их рассеиванием, накоплением в почве и смыванием в

реки и водоемы.

Самым опасным загрязнителем окружающей среды выступают

пестициды, мировой рынок которых к началу 90-х годов достиг 23.5

млрд. долларов, а ассортимент выпускаемых препаратов расширился

до 1200 названий. Пестициды («пест» – вред, «цидо» – убивать) –

это химические вещества, употребляемые для уничтожения тех или

149

иных видов вредных организмов. К пестицидам относятся средства

борьбы

• с вредными насекомыми – инсектициды;

• с болезнями растений – фунгициды;

• с сорняками – гербициды;

• с грызунами – зооциды (родентициды);

• с клещами – акарициды;

• со слизнями и улитками – лимациды;

• с тлей – афициды;

• с паразитическими червями человека и животных – анти-

гельминты;

• с круглыми червями – нематоциды;

а также средства

• для удаления листвы – дефолианты;

• для отпугивания комаров и других насекомых – репел-

ленты;

• для предохранения материалов от разрушения – антисеп-

тики;

• для борьбы с болезнями растений – вирусоциды;

• для высушивания растений на корню – десиканты;

• для уничтожения личинок и гусениц насекомых – ларви-

циды.

Неорганические фунгициды в первой половине ХХ в. исполь-

зовались, в основном, в садах, виноградниках и посевах некоторых

овощных культур. Но еще в конце XIX в. химическая борьба с болез-

нями растений получила реальную научную и практическую почву

после изобретения бордосской жидкости

∗

и начала промышленного

производства серных препаратов.

Гербициды особенно масштабно применялись до 1960 г., но и

сейчас их применение превосходит использование инсектицидов и

фунгицидов вместе взятых. Первые попытки уничтожить сорняки

химическими препаратами, такими как железный купорос, хлораты,

арсенит натрия, относятся к концу XIX в. Однако успешная химиче-

ская борьба с сорняками растений начала развиваться лишь в 40-е

годы ХХ ст. в связи с применением органических препаратов селек-

тивного действия.

∗

Бордосскую жидкость готовят непосредственно перед применением,

смешивая сульфат меди, гидроксид кальция и воду.

150

При большом ассортименте пестицидных препаратов важное

значение имеет их классификация. В настоящее время существует

несколько классификаций пестицидов (одну из них – по производст-

венному назначению – мы указали выше).

В основу химической классификации положена близость хи-

мического строения веществ. Выделяют галогенпроизводные цикли-

ческих углеводородов, фосфорорганические, серебро-, ртутьоргани-

ческие соединения, производные карбаминовой кислоты, мочевины,

гуанидина, фенолов, алкалоиды, цианистые соединения и другие

группы препаратов.

Гигиеническая классификация пестицидов построена на

оценке их токсичности для биологических объектов. Учитывают сле-

дующие показатели токсичности:

пороговая доза (концентрация) – наименьшую массу вещества

(на единицу массы организма) вещества, вызывающее изменения в

организме;

токсическая несмертельная доза – количество вещества, вы-

зывающее видимые проявления отравления без смертельного исхода;

токсическая смертельная доза – количество вещества, вызы-

вающее отравление со смертельным исходом.

Для прогнозирования опасности острого отравления опреде-

ляют смертельные (летальные) дозы ЛД

, т.е. дозы, вызывающие

гибель 50 % организмов, и зоны токсического действия – отноше-

ние ЛД

к пороговым. К сильнодействующим ядовитым веществам

относят такие препараты, для которых при поступлении в желудок

ЛД

не превышает 50 мг/кг, высокотоксичными признают пести-

циды с ЛД

50 – 200 мг/кг. Если пестицид способен поступать в ор-

ганизмы через кожные покровы, его токсичность оценивают как

резко выраженную при ЛД

до 300 мг/кг, выраженную – при ЛД

300 – 1000 мг/кг и слабовыраженную – при ЛД

более 1000 мг/кг. С

гигиенической точки зрения пестициды классифицируют также по

степени летучести, способности накапливаться в организме и стойко-

сти к разложению на нетоксические компоненты. Гигиенической

классификацией руководствуются, принимая решение о возможности

внедрения нового пестицида в сельское хозяйство, разрабатывая ги-

гиенические нормативы и регламенты. Если препарат хотя бы по од-

ному показателю попал в первую группу опасности по гигиениче-

151

ской классификации (сильнодействующий яд; резко выраженное ток-

сическое действие при поступлении через кожные покровы; очень

летучее вещество; вещество в выраженным кумулятивным эффектом;

очень стойкое вещество), его относят к опасным для людей и живот-

ных и не применяют.

Пестициды применяются, главным образом, на сельскохозяй-

ственных угодьях и в в лесах. Возрастающее производство (табл. 3.8)

и применение пестицидов во всех регионах планеты (табл. 3.9) неиз-

бежно сопровождается их рассеиванием и накоплением. В почву пес-

тициды попадают с протравленными семенами при посеве, при обра-

ботке растений пестицидами, переносимыми ветром и стоками и т.д.

Пестициды, обладая высокой биологической активностью, способны

отрицательно воздействовать на организм человека и могут вызвать

отравления. Отравления могут быть острыми, подострыми и хрони-

ческими.

Таблица 3.8. Рост мирового производства пестицидов

Пестициды 1971 г.,

млн.

долларов

Рост в % к 1971 г.

1975 1980 1985

Инсектициды 842 232 290 368

Фунгициды 343 301 392 466

Гербициды 1131 203 300 454

Таблица 3.9. Использование пестицидов в различных странах

мира, %

Регионы 1973 1980 1985

Северная Америка 31 35 33

Западная Европа 22 22 20

Восточная Европа и страны СНГ 13 11 10

Центральная и Южная Америка 12 10 11

Африка 5 4 7

Австралия и Новая Зеландия 1 1 1

152

Острыми считают отравления при одновременном поступле-

нии больших количеств вещества. Они сопровождаются бурным раз-

витием заболевания.

Подострые отравления возникают при попадании в организм

относительно небольших количеств препарата и протекают в более

легкой форме.

Хронические отравления связаны с длительным поступлени-

ем препаратов в количествах, не превышающих ПДК. Хронические

отравления могут вызвать вещества, способные к материальной или

функциональной токсикологической коммуляции.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ),

число отравлений пестицидами достигает ежегодно 500 тыс. случаев,

причем 5 тыс. заканчиваются смертельным исходом.

Данные экологического мониторинга в США, ФРГ, России и

других странах показывают, что основными загрязнителями окру-

жающей среды являются хлорорганические инсектициды: ДДТ, дил-

дрин, алдрин, гексахлорциклогексан, токсафен, из которых на первом

месте стоит ДДТ и его метаболиты. В настоящее время в мире произ-

водство ДДТ и других хлорорганических инсектицидов сокращено, а

во многих странах – прекращено полностью, но циркуляция этих ве-

ществ в окружающей среде продолжается. Например, из 4.5 млн. т

ДДТ, произведенных за 20 лет с 1950 г. по 1970 г., 2/3 все еще нахо-

дится в биосфере. На территорию государств СНГ ежегодно попадает

500 т ДДТ и 400 т его метаболитов. Подробная характеристика важ-

нейших пестицидов содержится в справочнике [17]. Сведения о ряде

распространенных пестицидов приведены в табл. 3.10.

Имеется несколько путей защиты окружающей среды от вред-

ного воздействия ядохимикатов. К ним относятся ограничение ис-

пользования препаратов за счет внедрения агротехнических приемов;

переход преимущественно к биологическим методам борьбы с вре-

дителями; отказ от применения химических препаратов в профилак-

тических целях; синтез нового поколения химикатов – нестойких,

быстро разлагающихся в природных условиях; дизайн препаратов

узко направленного спектра действия.

153

Таблица 3.10. Характеристики некоторых пестицидов

ДДТ – 4,4

-дихлорфенилтрихлорэтан

(азотокс, анофекс, аэротекс, гезарол, ди-

кол, дитокс, дуплексан, зердан, неоцид,

пентахлорин, пентацид, прамекс), белое

кристаллическое вещество с температу-

рой плавления 109

С, плохо раствори-

мое в воде, растворимое в бензоле, эта-

ноле, толуоле, хлороформе, имеет ЛД

250 – 400 мг/г. ДДТ чрезвычайно стоек,

разложение ускоряется в присутствии

солей железа и алюминия. Токсическая

доза при попадании внутрь 70 – 85

мг/кг.

CCl

Тиофос – О,О-диэтил-О-(4-нитрофе-

нил)тиофосфат (алкрон, афамит, вапа-

фос, генитиол, килфос), контактный

инсектицид, ЛД

6 – 50 мг/кг, порого-

вая доза 3 мг/кг. В СНГ снят с произ-

водства из-за высокой токсичности.

(OC

)

Карбофос – О,О-диметил-S-(1,2-бис-

дикарбоэтоксиэтил) дитиофосфат (мала-

тион, АС-4049, кипфос, фосфотион) бес-

цветная маслянистая жидкость с непри-

ятным запахом, плохо растворим в воде,

растворим в органических растворите-

лях. Технический препарат – темно-бу-

рая жидкость. Выпускается в форме

30 %-ной эмульсии. Контактный инсек-

тицид и акарицид для борьбы с тлей и

клещами. Используется для опрыскива-

ния табака, огурцов, обеззараживания

зерна. ЛД

400 – 1400 мг/г, термически

и фотохимически устойчив.

(CH

P-S-CH-COOC

COOC

Севин (арапсин, арилат, денапон, кар-

бамат, нафтил и др.) – инсектицид кон-

тактного действия, заменитель ДДТ.

OCONHCH

154

Хлорофос – О,О-диметил-(2,2,2-трихло-

1-оксиэтил)-фосфат (байер, дивон, ди-

локс, диптерекс), контактный и кишеч-

ный инсектицид для борьбы с мухами,

паразитами человека и домашних жи-

вотных, обработки жилых помещений и

т.п. Устойчив в кислой среде, быстро

гидролизуется в щелочной, разлагается

на свету. Выпускается в виде порошка

(для обработки садов, виноградников,

полевых культур) и раствора (0.1 – 0.3

%) для обработки помещений.

CO)

P-CH(OH)CCl

Метафос – О,О-диметил-О-(4-нитрофе-

нил)тиофосфат (вофатокс, дальф, мета-

цид), контактный инсектицид и акари-

цид для обработки садов, виноградни-

ков, полевых культур. Умеренно стоек

(при рН 1 – 5 и 20

С – до 3 недель), в

щелочной среде быстро гидролизуется.

Выпускается в виде эмульсий или сма-

чивающих порошков.

(OCH

)

Гексахлорциклогексан (бензолгекса-

хлорид, вермексан, гаммексан, гексахло-

ран) – инсектицид комплексного дейст-

вия, белый кристаллический порошок,

плохо растворимый в воде, устойчив к

воде, воздуху, свету, за год разлагается

на 40–50 %. Применяется для предпо-

севной обработки семян, аэрозольной

обработки садов, кукурузы, лесополос и

т.д. Токсическая доза при попадании в

организм человека 15 – 18 мг/кг, обна-

ружен в жировых тканях населения

Франции (1.2 мг/г), США (0.1 – 1 мг/г),

продуктах питания, импортируемых в

Украину.

Тедион (акаритокс, дюфар) – акарицид,

высоко токсичен для личинок и яиц

клещей, заменитель ДДТ. Выпускается в

виде 30–50 %-ного смачивающего по-

рошка.

IV. ЭКОЛОГИЯ И ОБЩЕСТВО

Физическое самочувствие человека в существенной степени

зависит от тех условий, в которых человек существует. Но, как пра-

вило, лишь подорвав здоровье, человек начинает сознавать, что

именно здоровье есть высшее благо. В настоящее время в окружаю-

щую среду попадает все больше антропогенных веществ, являющи-

мися не только загрязняющими, но и токсичными, аллергенными,

канцерогенными или мутагенными. В связи с этим подлежит пере-

смотру перечень приоритетов развития цивилизации.

На первое место выходит должна выйти проблема оздоровле-

ния окружающей среды и долговременное прогнозирование ее устой-

чивого развития. Безусловно, это проблема не столько экологическая,

сколько социальная. Но и экологи, химики, медики могут сказать

свое веское слово при ее постановке и решении. В первую очередь

речь идет о научной оценке состояния среды в естественных услови-

ях и зонах антропогенного воздействия.

4.1. Экология городов

Каждый крупный регион, представляющий собой территорию

с определенными природными условиями и конкретным типом хо-

зяйственного освоения, заслуживает особого рассмотрения с эколо-

гической точки зрения. Важность регионального экологического ана-

лиза заключается в том, что его результаты имеют большое приклад-

ное природоохранное значение.

Экологические проблемы городов, особенно крупнейших, свя-

заны со средоточением на сравнительно небольших территориях на-

селения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием

антропогенных ландшафтов, далеких от состояния экологического

равновесия.

Темпы роста населения мира в 1.5 – 2.0 раза ниже роста город-

ского населения. В городах сегодня проживает 40 % населения Земли

За период 1939–1979 г.г. население крупных городов выросло вчетве-

ро, средних – втрое и малых – вдвое. Быстро растут крупнейшие го-

рода с населением, превышающим 1 млн. человек, наблюдается про-

цесс слияния городов в огромные агломерации (слившиеся города).

156

Таковы сегодня районы Вашингтон–Бостон и Лос-Анджелес–Сан-

Франциско в США; Рур в Германии; Московский регион и Кузбасс в

России, Донбасс на Украине.

Круговорот вещества и энергии в городах значительно превос-

ходит таковой в сельской местности. Средняя плотность естествен-

ного потока энергии Земли – 180 Вт/м

, доля антропогенной энергии

в нем – 0.1 Вт/м

. В городах она возрастает до 30–40 и даже до 150

Вт/м

Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше

аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60–70% газового загряз-

нения дает автомобильный транспорт. Более активная конденсация

влаги приводит к увеличению осадков на 5–10%. Самоочищению ат-

мосферы препятствует снижение на 10–20% солнечной радиации и

скорости ветра.

При малой подвижности воздуха тепловые аномалии над горо-

дом охватывают слои атмосферы в 250–400 м, а контрасты темпера-

туры могут достигать 5–6

С. С ними связаны температурные инвер-

сии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам и смогу.

Города потребляют в десять и более раз больше воды в расчете

на одного человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов

достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод дости-

гают 1 м

в сутки на одного человека. Поэтому практически все

крупные города испытывают дефицит водных ресурсов, и многие из

них получают воду из удаленных источников.

Водоносные горизонты под городами сильно истощены в ре-

зультате непрерывных откачек скважинами и колодцами, и, кроме

того, загрязнены на значительную глубину.

Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров

городских территорий. На больших площадях, под магистралями и

кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций – пар-

ках, скверах, дворах – сильно повреждается, загрязняется бытовыми

отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяже-

лыми металлами; обнаженность почв способствует водной и ветро-

вой эрозии.

Растительный покров городов обычно практически полностью

представлен «культурными насаждениями» – парками, скверами,

газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоце-

нозов не соответствует зональным и региональным типам естествен-

ной растительности. Поэтому развитие зеленых насаждений городов

протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается че-

157

ловеком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях

сильного угнетения.

Не является исключением из общего печального правила и

г. Харьков. Несмотря на падение в последние годы объемов промыш-

ленного производства и уменьшение числа работающих предприя-

тий, не снижается уровень загрязнений. Из присутствующих в возду-

хе Харькова загрязнителей наибольшую опасность представляет ок-

сид углерода. Он сохраняется в атмосфере от 2 до 4 месяцев. Вдыха-

ние СО при его концентрации 6 мг/м

в течение 25 минут вызывает

сонливость, может привести к потере сознания. Согласно данным Ха-

рьковской областной санэпидстанции, концентрация СО в районах

города составляет: пр. Героев Сталинграда: 16 мг/м

, ул. 23 Августа и

Холодная гора: 9 мг/м

, центр города: 8 мг/м

, Бавария и Ивановка: 6

мг/м

. Формальдегид, вызывающий воспаление органов дыхания,

присутствует в воздухе Харькова в концентрации 0.004 мг/м

, в пол-

тора раза превышающей ПДК. Высок уровень загрязнения свинцом,

попадающим в атмосферу при использовании в двигателях этилиро-

ванного бензина. Один автомобиль в среднем выбрасывает за год 1

кг свинца. Наиболее опасными являются районы пр. Героев Сталин-

града (индекс загрязнения 6.25), центр (5.47), Ивановка (4.45), Хо-

лодная гора (4.21), ул. 23 Августа (4.16), Салтовка (2.90), Сокольники

(2.84). В целом по Харькову индекс загрязнения 5.7.

4.2. Экология сельских местностей

Сельскохозяйственные районы весьма различны по природ-

ным условиям, типам землепользования и степени освоения. Тем не

менее, экологические проблемы в них имеют много общего. Это свя-

зано со следующими обстоятельствами:

•

охватом антропогенными нагрузками больших площадей, ино-

гда практически на 100%;

•

малой лесистостью и небольшими площадями лугово-степных

участков;

•

значительной обнаженностью и эродированностью почвенного

покрова;

•

преобладанием определенных видов загрязнения в почве, воде

и грунтах, связанных с удобрениями.

158

Перечисленные обстоятельства свидетельствуют о специфике

экологического состояния сельскохозяйственных районов, о право-

мерности выделения «агроэкологического» типа оценок территории.

Основной аспект агроэкологической оценки – анализ условий

развития сельскохозяйственных растений: их роста, урожайности,

отношения к удобрениям, болезням, сезонным изменениям условий

тепла и влаги – морозам, заморозкам, засухам, переувлажнению.

Экологические условия сельскохозяйственных угодий наибо-

лее изменчивы на площадях неполивного земледелия. Более ста-

бильны они в зонах орошения, где мероприятия по мелиорации ос-

лабляют влияние внешних условий.

Кардинальные изменения природной среды сельскохозяйст-

венных районов обусловлены тем, что на площадях угодий меняются

потоки вещества, нарушается твердый, жидкий и растворенный сток.

Сведение лесов увеличивает смыв почвы, твердый сток рек, приво-

дит к заиливанию русел, водохранилищ, пойменных массивов. Рас-

ходы водотоков при сокращении лесных площадей на 10% снижа-

ются в среднем на 5%. Активная миграция элементов по склонам, их

быстрое поступление в водоемы с одновременным сокращением сто-

ка приводит к сильному загрязнению поверхностных вод. Это загряз-

нение может быть токсичным, поскольку такие опасные элементы,

как кадмий, ртуть, стронций, свинец, цинк, относятся к наиболее по-

движным в большинстве видов почв.

Прилегающие к крупным населенным пунктам сельскохозяй-

ственные районы на больших площадях испытывают на себе влияние

промышленного загрязнения. Наибольшую роль здесь играет загряз-

нение серой, которая в виде сернистых соединений легко разносится

воздушными потоками. В нормально увлажненных нейтральных поч-

вах влияние этого вида загрязнения невелико, но в кислых оно уси-

ливает подкисление. На переувлажненных почвах, особенно на пой-

мах, это может привести к резкому закислению после осушения.

Основные изменения почв в земледелии связаны с механиче-

ским воздействием на нее и с внесением удобрений. Вспашка меняет

профиль почвы, разрушает структуру, приводит к обеднению верх-

них горизонтов, способствует усилению водной эрозии. Наряду с

рыхлением идет и уплотнение почвы.

Чрезмерные антропогенные нагрузки приводят к напряженной

экологической обстановке во многих районах сельскохозяйственного

освоения. Одним из примеров этого может служить Харьковская об-

ласть.

159

Из 3140 тыс. га площади области сельхозугодьями занято 2314

тыс. га, т. е. более 70%. Средняя лесистость – 10.5% при оптималь-

ной примерно 20%. Эродированные земли – 1700 тыс. га, нарушен-

ные – 3.2 тыс. га. Удельный вес эродированных и эрозионно-опасных

земель в общей площади земель приближается к 90%, нарушенных к

0.5%, засоленных к 11–12 %. Почти 95 % общего объема сточных вод

загрязнено и может использоваться для хозяйственно-бытового и

технического водоснабжения только после очистки.

Оценка территории Харьковской области по состоянию компо-

нентов природной среды показала, что из двадцати пяти районов не-

благоприятное состояние поверхностных вод (сильное загрязнение)

наблюдается в пяти, растительности – в двенадцати и земель – в сем-

надцати районах. Семь районов, включая г. Харьков, отнесены к не-

благоприятным в результате комплексной оценки экологического со-

стояния природной среды.

4.3. Устойчивое развитие: мечта или

реальность?

В 1992 г. главы государств и правительств большинства стран

мира собрались в Рио-де-Жанейро на Всемирную конференцию ООН

по окружающей среде и развитию. Констатировав, что нынешний

путь развития человеческой цивилизации ведет к ее гибели, конфе-

ренция провозгласила необходимость перехода мирового сообщества

на путь «устойчивого развития» («sustainable development»). Устой-

чивым, согласно определению Международной комиссии по окру-

жающей среде и развитию, признают такое развитие, которое удов-

летворяет потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу

способность будущих поколений удовлетворять свои собственные

потребности. Устойчивое развитие предполагает, что приоритетами

должны стать 1) обеспечение минимума потребностей каждого чело-

века, включая население беднейших стран, и 2) соблюдение ограни-

чений, накладываемых способностью окружающей среды восприни-

мать антропогенные нагрузки.

Таким образом, на теоретическом уровне проблема понятна,

намечены пути ее решения. Трудность состоит в том, что правящие

круги богатых государств Запада неохотно вводят законодательные

ограничения, регулирующие промышленное или сельскохозяйствен-

ное производство и, тем самым, повышающие себестоимость про-

160

дукции и снижающие ее конкурентоспособность. Бедные развиваю-

щиеся страны, в свою очередь, также пока не готовы создавать серь-

езные барьеры для роста потребления – слишком низок этот уровень

сегодня, далеко не всегда гарантируя простое выживание населения.

Вот почему, несмотря на все многообещающие решения пра-

вительств стран мира, экологи продолжают бить тревогу и готовят

печальные сценарии развития биосферы и человечества. Исследова-

ние будущего должно ответить на вопрос: как мировому сообществу

направить огромную по своим масштабам циркуляцию природных

сил и ресурсов по пути, который будет полнее удовлетворять по-

требности людей и не нарушать при этом экологические процессы?

Специфика экологических проблем заключается в их сложно-

сти, масштабности и зависимости от огромного числа разнообразных

факторов. Анализ этих проблем предполагает применение систем-

ного подхода, учитывающего широкий спектр социально-экономиче-

ских, технологических, географических и др. факторов. Инструмен-

том исследования выступает моделирование (ч. I, п. 1.4). В зависимо-

сти от решаемых задач различают несколько уровней моделей: гло-

бальные модели (такие, как единая модель атмосферы или общая мо-

дель потоков энергии в биосфере), региональные и национальные

модели и модели отдельных биогеоценозов. Глобальные модели

строят поэтапно: сначала формируют модели отдельных экосистем,

территорий, а затем пытаются скомбинировать из локальных моделей

глобальную. К настоящему времени построен ряд моделей, описы-

вающих экологическую обстановку на региональном и глобальном

уровнях. К числу таких моделей относят модель экосистемы Азов-

ского моря, модель атмосферы К. Сагана, глобальную модель кли-

мата Ю. Александрова – Н. Моисеева и др.

В моделировании различных аспектов взаимосвязи человека и

биосферы можно выделить ряд стадий: описание – исходный, эмпи-

рический этап, отвечающий на вопрос «что происходит в окружаю-

щей среде и в самом человеке?»; объяснение – промежуточный, тео-

ретический этап, отвечающий на вопрос «почему это происходит?»;

предвидение – завершающий, практически ориентированный этап

экологического исследования, который должен давать ответы на во-

просы: «каким образом обнаруженные тенденции будут вести себя в

будущем?» и «что следует предпринять для того, чтобы предотвра-

тить нежелательные явления или, наоборот, способствовать реали-

зации благоприятных возможностей?».