Антропогенные проблемы, возникающие при загрязнении атмосферы

В результате антропогенного воздействия на атмосферу возможны следующие негативные последствия:

1) превышение ПДК многих токсичных веществ (СО, NО₂, SО₂, С_nН_m бенз(а)пирена, свинца, бензола и др.) в городах и населенных пунктах;

2) образование смога при интенсивных выбросах NО_Х, С_nН_m;

3) выпадение кислотных дождей при интенсивных выбросах NО_х, SО_х

4) появление парникового эффекта при повышенном содержании СО₂, NОх, О₂, СН₄, Н₂О и пыли в атмосфере, что способствует повышению средней температуры Земли;

5) разрушение озонового слоя при поступлении NО_х и соединений хлора в него, что создает опасность УФ-облучения.

Выбросы токсичных веществ приводят, как правило, к превышению текущих концентраций веществ над предельно допустимыми. Контроль состояния атмосферы в городах страны показал, что уровень загрязнения в 1996 г. остался весьма высоким. Максимальные концентрации загрязняющих веществ превышали 10 ПДК_ср в 70 городах. В табл. 4 приведены данные по некоторым городам страны с большим уровнем загрязнения атмосферного воздуха.

Таблица 4. Города с большим уровнем загрязнения атмосферы в 1990 г.

Большая часть примесей атмосферного воздуха в городах проникает в жилые помещения. В летнее время (при открытых окнах) состав воздуха в жилом помещении соответствует составу воздуха вне помещения на 90 %, зимой – на 50 %.

Образование смога. Высокие концентрации и миграция примесей в атмосферном воздухе стимулируют их взаимодействие с образованием более токсичных соединений (смога, кислот) или приводят к таким явлениям, как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя.

Общая схема реакций образования фотохимического смога сложна и в упрощенном виде может быть представлена реакциями:

NО₂ + hv      NО + О

О + О₂     О₃

С_nН_m + О     ПАН (пероксиацилнитраты)

С_nН_m + О₃)   ПАН (пероксиацилнитраты)

Смог весьма токсичен, так как его составляющие обычно находятся в пределах: О₃ – 60-75 %, ПАН, Н₂О₂, альдегиды и др. – 25-40 %.

Для образования смога в атмосфере в солнечную погоду необходимо наличие оксидов азота, углеводородов (их выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия). Фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 40-х годах в г. Лос-Анджелес, теперь периодически наблюдаются во многих городах мира.

Воздействие фотохимических составляющих на человека и растительность представлено в табл. 5.

Таблица 5. Воздействие фотохимических оксидантов на человека и растительность

Кислотные дождиизвестны более 100 лет, однако, эта проблема возникла около 20 лет назад

Источниками кислотных дождей служат газы, содержащие серу и азот. Наиболее важные из них: SО₂, NО_х, Н₂S. Кислотные дожди возникают вследствие неравномерного распределения этих газов в атмосфере. Например, концентрация SО₂ (мкг/м³) обычно такова: в городе 50 – 1000, на территории около города в радиусе около 50 км 10 – 50, в радиусе около 150 км 0,1 – 2, над океаном - 0,1.

Основными реакциями в атмосфере являются:

I вариант: SО₂ + ОН = НSО₃; НSО₃ + ОН = Н₂ SО₄ (молекулы в атмосфере быстро конденсируются в капли);

II вариант: SО₂ + hv = SО₂^* (SО₂^* - активированная молекула диоксида серы);

SО₂^* + О₂ = SО₄;

SО₄ + О₂ = SО₃ + О₃;

SО₃ + Н₂О = Н₂ SО₄.

Реакции обоих вариантов в атмосфере идут одновременно. Для сероводорода характерна реакция Н₂S + О₂ = SО₂ + Н₂О и далее I или II вариант реакции.

Источниками поступления соединений серы в атмосферу являются: естественные (вулканическая деятельность, действия микроорганизмов и др.) 31 – 41 %, антропогенные (ТЭС, промышленность и др.) 59 – 69 %; всего поступает 91 – 112 млн. т в год.

Концентрации соединений азота (мкг/м) составляют: в городе 10...100, на территории около города в радиусе 50 км 0,25 – 2,5, над океаном - 0,25.

Из соединений азота основную долю кислотных дождей дают NО и NО₂. В атмосфере возникают реакции:

2NО + О₂ = NО₂,

NО₂ + ОН = НNО₃.

Источниками соединений азота являются: естественные (почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы и др.) 63 %, антропогенные (ТЭС, автотранспорт, промышленность) 37 %; всего поступает 51 – 61 млн. т в год.

Серная и азотная кислоты поступают в атмосферу также в виде тумана и паров от промышленных предприятий и автотранспорта. В городах их концентрация достигает 2 мкг/м³.

Соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают в химическую реакцию не сразу, сохраняя свои свойства соответственно в течение 2 и 8 – 10 суток. За это время они могут вместе с атмосферным воздухом пройти расстояние 1000 – 2000 км и лишь после этого выпадают с осадками на земную поверхность.

Различают два вида седиментации: влажная и сухая. Влажная – это выпадение кислот, растворенных в капельной влаге, она возникает при влажности воздуха 100,5 %; сухая – реализуется в тех случаях, когда кислоты присутствуют в атмосфере в виде капель диаметром около 0,1 мкм. Скорость седиментации в этом случае весьма мала и капли могут проходить большие расстояния (следы серной кислоты обнаружены даже на Северном полюсе).

Различают прямое и косвенное воздействие кислотных осадков на человека. Прямое воздействие обычно не представляет опасности, так как концентрация кислот в атмосферном воздухе не превышает 0,1 мг/м³, т.е. находится на уровне ПДК (ПДК_сс = 0,1 и ПДК_мр = 0,3 мг/м³ для Н₂SО₄). Такие концентрации нежелательны для детей и астматиков.

Прямое воздействие опасно для металлоконструкций (коррозия со скоростью до 10 мкм/год), зданий, памятников и т. д. особенно из песчаника и известняка в связи с разрушением карбоната кальция.

Наибольшую опасность кислотные осадки представляют при попадании в водоемы и почву, что приводит к уменьшению рН воды (рН = 7 – нейтральная среда). От значения рН воды зависит растворимость алюминия и тяжелых металлов в ней и, следовательно, их накопление в корнеплодах, а затем и в организме человека. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородие. Снижение рН питьевой воды способствует поступлению в организм человека указанных выше металлов и их соединений.

В нашей стране повышенная кислотность осадков (рН = 4 – 5,5) отмечается в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблагополучны города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Северодвинск, Вологда, Петрозаводск, Омск и др. Плотность выпадения осадков серы, превышающая 4 т/(км²год), зарегистрирована в 22 городах страны, а более 8 – 12 т/(км²год) в городах: Алексин, Новомосковск, Норильск, Магнитогорск.

Парниковый эффект.Состояние и состав атмосферы определяют во многом величину солнечной радиации в тепловом балансе Земли. На ее долю приходится основная часть поступающей в биосферу теплоты (табл. 6.).

Экранирующая роль атмосферы в процессах передачи теплоты от Солнца к Земле и от Земли в космос влияет на среднюю температуру биосферы, которая длительное время находилась на уровне около +15 °С. Расчеты показывают, что при отсутствии атмосферы средняя температура биосферы составляла бы приблизительно –15 °С.

Основная доля солнечной радиации передается к поверхности Земли в оптическом диапазоне излучений, а отраженная от земной поверхности – инфракрасном (ИК). Поэтому доля отраженной лучистой энергии, поглощаемой атмосферой, зависит от количества многоатомных минигазов (СО₂, Н₂О, СН₄, О₃ и др.) и пыли в ее составе.

Таблица 6. Годовое распределение теплоты от различных источников

Чем выше концентрация минигазов и пыли в атмосфере, тем меньше доля отраженной солнечной радиации уходит в космическое пространство, тем больше теплоты задерживается в биосфере за счет парникового эффекта. ИК – излучение поглощается метаном, фреонами, озоном, оксидом диазота и т.п. в диапазоне длины волн 1 – 9 мкм, а парами воды и углекислым газом при длине волн 12 мкм и более. В последние годы наметилась тенденция к значительному росту концентраций СО₂, СН₄, N₂О и других газов в атмосфере (табл. 7).

Таблица 7. Рост концентрации СО₂ к 2050 году

Аналогично изменяются концентрации метана, оксида азота, озона и других газов. Рост концентраций СО₂ в атмосфере происходит вследствие уменьшения биомассы Земли и увеличения техногенных поступлений.

Источниками техногенных парниковых газов являются: теплоэнергетика, промышленность и автотранспорт, они выделяют СО₂; химические производства, утечки из трубопроводов, гниение мусора и отходов животноводства определяют поступления СН₄; холодильное оборудование, бытовая химия – фреонов; автотранспорт, ТЭС, промышленность – оксидов азота и т. п.

В результате в биосферу дополнительно поступает теплота порядка 70_*10²⁰ Дж/год, при этом на долю отдельных газов приходится: СО₂ – 50 %, фреонов – 15, О₃ – 5, СН₄ – 20, N₂О (оксид азота) – 10 %. Доля парникового эффекта в нагреве биосферы в 16,6 раза больше доли других источников антропогенного поступления теплоты.

Рост концентраций минигазов в атмосфере и как следствие повышение доли теплоты ИК-излучения, задерживаемой атмосферой, неизбежно сопровождается ростом температуры поверхности Земли. В период с 1880 по 1940 г. средняя температура в северном полушарии возросла на 0,4 °С, а в период до 2030 г. она может повыситься еще на 1,5 – 4,5 °С. Это весьма опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря. Есть прогнозы, что к 2050 г. уровень моря может повыситься на 25 – 40 см, а к 2100 – на 2 м, что приведет к затоплению 5 млн. км² суши, т.е. 3 % суши и 30 % всех урожайных земель планеты.

Парниковый эффект в атмосфере – довольно распространенное явление и на региональном уровне. Антропогенные источники теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность), сконцентрированные в крупных городах и промышленных центрах, интенсивное поступление парниковых газов и пыли, устойчивое состояние атмосферы создают около городов пространства радиусом 50 км и более с повышенными на 1 – 5 °С температурами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) над городами хорошо просматриваются из космического пространства. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха.

Разрушение озонового слоя. Техногенные загрязнения атмосферы не ограничиваются приземной зоной. Определенная часть примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как оно сопровождается значительным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земной поверхности. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний.

Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора, азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 10⁵ молекул озона, одна молекула оксидов азота – до 10 молекул.

Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы; технологии с применением фреонов; атомные взрывы; самолеты («Конкорд», военные), в выхлопных газах которых содержатся до 0,1 % общей массы газов соединения NО и NО₂; ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора. Состав выхлопных газов космических систем (т) на высоте 0 – 50 км приведен в табл. 8.

Таблица 8. Состав выхлопных газов космических систем (т) на высоте 0-50 км

Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т. п.

По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 1973 г. достигло 0,4 – 1 %; к 2000 г. ожидается 3 %, к 2050 г. – 10 %. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20 – 70 %. Заметные негативные изменения в биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на 8...10 % общего запаса озона в атмосфере, составляющего около 3 млрд. т. Заметим, что один запуск космической системы «Шаттл» сопровождается разрушением около 0,3 % озона, что составляет около 10⁷ т озона.

Загрязнение гидросферы.

Потребление воды в РФ в 2007 г. достигло 69,6 км³ , в том числе на нужды:

- производственные – 38,0;

- хозяйственно-питьевые – 11,6;

- орошение и сельскохозяйственное водоснабжение – 9;

При использовании воду, как правило, загрязняют, а затем сбрасывают в водоемы. Внутренние водоемы загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и др.), сельского и жилищно-коммунального хозяйства, а также поверхностными стоками. Основными источниками загрязнения являются промышленность и сельское хозяйство.

Классификация загрязнителей гидросферы представлена на рис. 13.

Биологические загрязнения попадают в водоемы с бытовыми и промышленными стоками, в основном предприятий пищевой, медико-биологической, целлюлозно-бумажной промышленности. Например, целлюлозно-бумажный комбинат загрязняет воду так же, как город с населением 0,5 млн. чел.

органические микроорганизмы,  изменяющие химический     изменяющие

вызывающие брожение воды      состав воды                             прозрачность и

температуру воды

Рис. 13. Классификация загрязнителей гидросферы

Биологические загрязнения оценивают биохимическим потреблением кислорода – БПК. БПК₅ – это количество кислорода, потребляемое за 5 суток микроорганизмами – деструкторами для полной минерализации органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Нормативное значение БПК₅= 5 мг/л. Реальные загрязнения сточных вод таковы, что требуют значений БПК на порядок больше.

Химические загрязнения поступают в водоемы с промышленными, поверхностными и бытовыми стоками. К ним относятся: нефтепродукты, тяжелые металлы и их соединения, минеральные удобрения, пестициды, моющие средства. Наиболее опасны свинец, ртуть, кадмий. Поступление тяжелых металлов (т/год) в Мировой океан приведено в табл. 9.

Таблица 9. Поступление тяжелых металлов (т/год) в Мировой океан

Физические загрязнения поступают в водоемы с промышленными стоками, при сбросах из выработок шахт, карьеров, при смывах с территорий промышленных зон, городов, транспортных магистралей, за счет осаждения атмосферной пыли. Всего в 1996 г. в водоемы страны сброшено 58,9 км³ сточных вод, из них 22,4 км³ загрязненных.

В результате антропогенной деятельности многие водоемы мира и нашей страны крайне загрязнены. Уровень загрязненности воды по отдельным ингредиентам превышает 30 ПДК. Наиболее высокий уровень загрязненности воды наблюдается в бассейнах рек: Днестр, Печора, Обь, Енисей, Амур, Северная Двина, Волга. Урал.

Антропогенное воздействие на гидросферу приводит к следующим негативным последствиям:

1) снижаются запасы питьевой воды (около 40 % контролируемых водоемов имеют загрязнения, превышающие 10 ПДК);

2) изменяется состояние и развитие фауны и флоры водоемов;

3) нарушается круговорот многих веществ в биосфере;

4) снижается биомасса планеты и как следствие воспроизводство кислорода.

Опасны не только первичные загрязнения поверхностных вод, но и вторичные, образовавшиеся в результате химических реакций веществ в водной среде. Так, при одновременном попадании фенолов и хлоридов весной 1990 г. в реке Белая образовались диоксины, содержание которых в 147 тыс. раз превысило допустимые значения.

Большую опасность загрязненные сточные воды представляют в тех случаях, когда структура грунта не исключает их попадание в зону залегания грунтовых вод. В ряде случаев до 30 – 40 % тяжелых металлов из почвы поступает в грунтовые воды.

Загрязнение земель

Нарушение верхних слоев земной коры происходит при добыче полезных ископаемых и их обогащении; захоронении бытовых и промышленных отходов; проведении военных учений и испытаний и т. п. Почвенный покров существенно загрязняется осадками в зонах рассеивания различных выбросов в атмосфере, пахотные земли — при внесении удобрений и применении пестицидов.

Ежегодно из недр страны извлекается огромное количество горной массы, вовлекается в оборот около трети, используется в производстве около 7 % объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапливается в отвалах.

По данным Госкомстата, в 1990 г. 10 тыс. промышленных предприятий образовали 302 млн.т. отходов, из них 80 % отходы черной и цветной металлургии. Большая часть отходов шла на переработку, но около 9 млн. т. вывозили в места неорганизованного складирования и на городские свалки.

Существенно загрязнение земель в результате седиментации токсичных веществ из атмосферы. Наибольшую опасность представляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20 – 50 км, а превышение ПДК достигает 100 раз. К основным загрязнителям относятся никель, свинец, бенз(а)пирен, ртуть и др.

Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содержащие тетра-этилсвинец, ртуть, диоксины, бенз(а)пирен и т. п. Выбросы ТЭС содержат бенз(а)пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества. Зоны загрязнения почвы около трубы имеют радиусы 5 км и более.

В табл. 10 приведены основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического загрязнения почвы.

Интенсивно загрязняются пахотные земли при внесении удобрений и использовании пестицидов. В последние годы многие страны стремились к сокращению применения пестицидов. Так, в США их использование с 1976 по 1993 г. сократилось на 60 %, в России со 150 тыс. т в 1980 г. до 43,7 тыс. т в 1993 г., однако, в 1987 г. около 30 % продуктов питания в РФ содержали концентрацию пестицидов, опасную для здоровья человека.

Внесение удобрений компенсирует изъятие растениями из почвы азота, фосфора, калия и других веществ. Однако вместе с удобрениями, содержащими эти вещества, в почву вносятся тяжелые металлы и их соединения, которые содержатся в удобрениях как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Выведение этих примесей из удобрений – трудоемкий и дорогой процесс. Особую опасность представляет использование в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств.

Таблица 10. Источники и вещества, загрязняющие почву

       Антропогенное воздействие на земную кору сопровождается:

- отторжением пахотных земель или уменьшением их плодородия; по данным ООН, ежегодно выводится из строя около 6 млн. га плодородных земель;

- чрезмерным насыщением токсичными веществами растений, что неизбежно приводит к загрязнению продуктов питания растительного и животного происхождения; в настоящее время до 70 % токсичного воздействия на человека приходится на пищевые продукты;

- нарушением биоценозов вследствие гибели насекомых, птиц, животных, некоторых видов растений;

- загрязнением грунтовых вод, особенно в зоне свалок и сброса сточных вод.

       7.5  Энергетическое загрязнение техносферы

Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорт являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон.

Классификация энергетических загрязнений представлена на рисунке 14. Существует норматив безопасности для факторов, вызывающих энергетическое загрязнение техносферы:предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия различных опасных и вредных факторов физической природы (шум, вибрация, ультра- и инфразвук, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и т.д.).

Рис. 14. Классификация энергетических загрязнений

Фактическое значение фактора, оказывающего неблагоприятное действие на человека или окружающую его среду, не должен превышать установленного для него ПДУ.

Ф_i  ПДУ_i,

где Ф_i – фактическое значение фактора;

ПДУ_i – предельно допустимый уровень.

Вибрации в городской среде и жилых зданиях, источником которых является технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт, распространяются по грунту. Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте, которая, как правило, составляет 1 дБ/м (в водонасыщенных грунтах оно несколько больше). Чаще всего на расстоянии 50 – 60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций около кузнечнопрессовых цехов, оснащенных молотами с облегченными фундаментами, значительно больше и могут иметь радиус до 150 – 200 м. Значительные вибрации и шум в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты, трансформаторы и т. п.).

Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-техническими установками и устройствами и др. На городских магистралях и в прилегающих к ним зонах уровни звука могут достигать 70 – 80 дБА, а в отдельных случаях 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше.

Источники инфразвука могут быть как естественного происхождения (обдувание ветром строительных сооружений и водной поверхности), так и антропогенного (подвижные механизмы с большими поверхностями – виброплощадки, виброгрохоты; ракетные двигатели ДВС большой мощности, газовые турбины, транспортные средства). В отдельных случаях уровни звукового давления инфразвука могут достигать нормативных значений, равных 90 дБ, и даже превышать их на значительных расстояниях от источника.

Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки (в зонах, примыкающих к предприятиям). Воздействие ЭМП промышленной частоты чаще всего связано с высоковольтными линиями (ВЛ) электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС имеют размеры до 100 – 150 м. При этом даже внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения.

ЭМП промышленной частоты в основном поглощаются почвой, поэтому на небольшом расстоянии (50 – 100 м) от линий электропередач электрическая напряженность поля падает с десятков тысяч вольт на метр до нормативных уровней. Значительную опасность представляют магнитные поля, возникающие в зонах около ЛЭП токов промышленной частоты, и в зонах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются и в зданиях, расположенных в непосредственной близости от этих зон.

В быту источниками ЭМП и излучений являются телевизоры, дисплеи, печи СВЧ и другие устройства. Электростатические поля в условиях пониженной влажности (менее 70 %) создают паласы, накидки, занавески и т.д. Микроволновые печи в промышленном исполнении не представляют опасности, однако, неисправность их защитных экранов может существенно повысить утечки электромагнитного излучения. Экраны телевизоров и дисплеев как источники электромагнитного излучения в быту не представляют большой опасности даже при длительном воздействии на человека, если расстояния от экрана превышают 30 см. Однако служащие отделов ЭВМ жалуются на недомогания при длительной работе в непосредственной близости от дисплеев.

Воздействие ионизирующего излучения на человека может происходить в результате внешнего и внутреннего облучения. Внешнее облучение вызывают источники рентгеновского излучения, потоки протонов и нейтронов. Внутреннее облучение вызывают частицы, которые попадают в организм человека через органы дыхания и пищеварительный тракт. Источники ионизирующего облучения человека в окружающей среде и средние эквивалентные дозы облучения приведены ниже в табл. 11.

Таблица 11. Источники ионизирующего облучения человека и средние эквивалентные дозы облучения(в скобках указаны дозы для населения РФ на равнинной местности)

Для человека, проживающего в промышленно развитых регионах РФ, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000 – 3500 мкЗв/г (средняя на Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/г). Для сравнения предельно допустимая доза для профессионалов (категория А) составляет 50_*10³ мкЗв/г.

Доза облучения, создаваемая антропогенными источниками (за исключением облучения при медицинских обследованиях), невелика по сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты. В тех случаях, когда на объектах экономики нормативные требования и правила радиационной безопасности не соблюдаются, уровни ионизирующего воздействия резко возрастают.

Рассеивание в атмосфере радионуклидов, содержащихся в выбросах, приводит к формированию зон загрязнения около источника выбросов. Обычно зоны антропогенного облучения жителей, проживающих вокруг предприятий по переработке ядерного топлива на расстоянии до 200 км, колеблются от 0,1 до 65 % естественного фона излучения.

Миграция радионуклидов в водоемах и грунте значительно сложнее, чем в атмосфере. Это обусловлено не только параметрами процесса рассеивания, но и склонностью радионуклидов к концентрации в водных организмах, к накоплению в почве. Приведем распределение отдельных радиоизотопов между составляющими пресноводного водоема (табл. 12).

Таблица 12. Распределение радиоизотопов между составляющими пресноводного водоема, %

Эти данные свидетельствуют о том, что вода, составляющая 85 % массы Земли, содержит лишь 27 % радиоизотопов, а биомасса, составляющая 0,1 %, накапливает до 28 % радиоизотопов. 

Миграция радиоактивных веществ в почве определяется в основном ее гидрологическим режимом, химическим составом почвы и радионуклидов. Меньшей сорбционной емкостью обладают песчаная почва, большей – глинистая, суглинки и черноземы. Высокой прочностью удержания в почве обладают ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs. Ориентировочные значения радиоактивного загрязнения сухой массы культурных растений представлены в табл. 13. 

Таблица 13. Значения радиоактивного загрязнения сухой массы культурных растений, Бк/кг

Эти загрязнения, обусловленные глобальными поступлениями радиоактивных веществ в почву, не превышают допустимые уровни. Опасность возникает лишь в случаях произрастания культур в зонах с повышенными радиоактивными загрязнениями.

Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЖ показывает, что ведение сельскохозяйственного производства недопустимо на территориях при плотности загрязнения выше 80 Ки/км², а на территориях, загрязненных до 40 – 50 Ки/км², необходимо ограничивать производство семенных и технических культур, а также кормов для молодняка и откормочного мясного скота. При плотности загрязнения 15 – 20 Ки/км² по ¹³⁷Cs сельскохозяйственное производство вполне допустимо.

Уровень радиоактивности в жилом помещении зависит от строительных материалов: в кирпичном, железобетонном, шлакоблочном доме он всегда в несколько раз выше, чем в деревянном. Газовая плита привносит в дом не только токсичные газы NО_Х, СО и другие, включая канцерогены, но и радиоактивные газы. Поэтому уровень радиоактивности на кухне может существенно превосходить фоновый при работающей газовой плите.

В закрытом, непроветриваемом помещении человек может подвергаться воздействию радона-222 и радона-220, которые непрерывно высвобождаются из земной коры. Поступая через фундамент, пол, из воды или иным путем, радон накапливается в изолированном помещении. Средние концентрации радона обычно составляют (кБк/м³): в ванной комнате 8,5, на кухне 3, в спальне 0,2. Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Избавиться от избытка радона можно проветриванием помещения.

В этом отношении поучителен опыт Швеции: с начала 50-х годов в стране проводится кампания по экономии энергии, в том числе путем уменьшения проветривания помещений. В результате средняя концентрация радона в помещениях возросла с 43 до 133 Бк/м³ при снижении воздухообмена с 0,8 до 0,3 м³/ч. По оценкам, на каждый 1 ГВт/год электроэнергии, сэкономленной за счет уменьшения проветривания помещений, шведы получили дополнительную коллективную дозу облучения в 5600 чел._*Зв.

Из рассмотренных энергетических загрязнений в современных условиях наибольшее негативное воздействие на человека оказывают радиоактивное и акустическое загрязнения.

Контрольные вопросы к главе 7:

1. Классификация загрязнителей, определение загрязнения, источника загрязнения. Классификация источников загрязнения.

2. Определение объекта загрязнения. Классификация объектов загрязнения.

3. Основные естественные и антропогенные источники загрязнения атмосферы.

4. Определение и классификация вредных веществ.

5. Нормативы безопасности, превышение ПДК вредных веществ в городах.

6. Проблема образования смога, выпадения кислотных дождей, парникового эффекта, разрушения озонового слоя.

7. Загрязнение гидросферы.

8. Загрязнение почвы.