Общие представления о загрязняющих веществах
Загрязнение экосистемы — один из видов ее деградации, загрязнение почв — один из опаснейших видов деградации почв и экосистемы в целом. Загрязняющие вещества — это вещества антропогенного происхождения, поступающие в окружающую среду в количествах, превышающих природный уровень их поступления.
Загрязнение почв — вид антропогенной деградации почв, при которой содержание химических веществ в почвах, подверженных антропогенному воздействию, превышает природный региональный фоновый уровень их содержания в почвах. В этом определении присутствуют необходимые и достаточные составляющие для раскрытия понятия «загрязнение почв». По-видимому, нет необходимости вводить в определение понятия загрязняющих веществ указания на опасность для живых организмов их избыточных количеств, так как любые вещества в избыточных количествах вредны для организмов. Точно так же нет необходимости называть в качестве основного критерия загрязнения окружающей среды различными веществами проявление признаков вредного действия этих веществ в окружающей среде на отдельные виды живых организмов, так как устойчивость отдельных видов последних к химическому воздействию существенно различается. Экологическую опасность представляет уже то, что в окружающей человека природной среде по сравнению с природными уровнями превышено содержание определенных химических веществ за счет их поступления из антропогенных источников. Эта опасность может реализоваться не только для самых чувствительных видов живых организмов.Вовлечение человеком химических веществ в хозяйственную деятельность и включение их в цикл антропогенных превращений в окружающей среде постоянно растет. Количественной мерой процесса служит показатель «технофильности», предложенный А.И. Перельманом. Он равен отношению средней ежегодной мировой добычи соединений химических элементов (любой размерности, например, в тоннах в расчете на элемент) к кларку элемента в литосфере и позволяет выстроить химические элементы по величине этого показателя в определенный ряд.
Высокая технофильность характерна для элементов, наиболее активно используемых человеком, особенно для тех, естественный уровень которых в литосфере невысок. Наибольшей технофильностью характебризуется углерод, что является отражением активного использования в энергетике угля, нефти, горючих полезных ископаемых. С этим же связан высокий уровень загрязнения окружающей среды оксидами углерода. Высоки уровни технофильности широкого ряда металлов и металлоидов (Bi, Hg, Sb, Pb, Cu, Se, Ag, As, Mo, Sn, Cr, Zn), потребность в которых различных видов производств велика. При низком содержании этих элементов в породах (10_2%, 10_6%) добыча их значительна. Это ведет к извлечению из недр земли колоссальных количеств руд, содержащих эти элементы, и к последующему глобальному рассеиванию их в окружающей среде.Информативны и другие количественные характеристики антропогенного вовлечения химических элементов в их глобальные циклы на планете. Например, «фактор мобилизации», или «фактор техногенного обогащения (EF)», который рассчитывают как отношение техногенного потока химического элемента к природному потоку (табл. 6.3).
Таблица 6.3
Сопоставление природных и техногенных потоков химических элементов (Lantzyand Maccenzie, 1979; Galloway, 1988)
| Элемент | Эмиссия, 108 т/г | EF | |
| природная | техногенная | ||
| Ag | 0,6 | 50 | 83 |
| As | 28 | 780 | 28 |
| Cd | 2,9 | 55 | 19 |
| Cr | 580 | 940 | 1,6 |
| Cu | 190 | 2600 | 13 |
| Hg | 0,4 | ПО | 440 |
| Mn | 6100 | 3200 | 0,5 |
| Co | 70 | 50 | 0,7 |
| Mo | 11 | 510 | 45 |
| Ni | 280 | 980 | 3,5 |
| Pb | 40 | 4000 | 100 |
| Sb | 9,8 | 380 | 39 |
| Sn | 52 | 430 | 8,3 |
| V | 650 | 2100 | 3,2 |
| Zn | 360 | 8400 | 23 |
Уровень фактора техногенного обогащения, как и тех- нофильность элементов, является не только показателем мобилизации их из литосферы в наземные природные среды, но и отражением уровня выбросов химических элементов с отходами производств в окружающую среду. Наибольшее значение этого показателя установлено для элементов Hg, Pb, Sb, Мо.
Ад со средним содержанием их в земной коре 10_6— 10"5 %.Загрязнением на планете затронуто 10—15% площадей, что значительно меньше площади земель, подверженных эрозии. Экологическая опасность явления состоит в том, что загрязняющие вещества, поступив в окружающую среду, неизбежно оказываются в составе живых организмов, а значит, и в организме человека. Их избыточные количества могут оказывать токсическое действие на живые организмы. Последствия таких нарушений труднопредсказуемы, так как часть из них закрепляется в организмах на генетическом уровне. По этой причине загрязнение ставят на одно из первых мест по опасности для жизни человека, для биосферы в целом. Загрязнение рассматривается как одна из возможных причин экологического кризиса.
Вредное действие избыточного количества различных химических веществ в окружающей среде на здоровье человека выявляется на основе анализа экотоксиколо- гической обстановки в биогеохимических провинциях, отличающихся повышенным содержанием определенных химических элементов в природных объектах этих провинций, и здоровьем длительно проживающих здесь людей. Используются также результаты анализа закономерностей распространения профзаболеваний в областях производств, вызывающих загрязнение окружающей среды химическими элементами, специфическими для этих производств, (табл. 6.4).
Таблица 6.4
Эффекты избирательной токсичности для человека некоторых загрязняющих элементов (OECD, Paris, 1991)
| Элемент | Заболевания |
| Мышьяк | Рак легких, кожные болезни, изъязвление, гематологические эффекты, анемия |
| Бериллий | Дерматиты, воспаление слизистых оболочек |
Окончание табл. 6.4
| Кадмий | Острые и хронические респираторные заболевания, почечная дисфункция, злокачественные образования |
| Хром | Рак легких, злокачественные образования желудочно-кишечного тракта, дерматиты |
| Свинец | Нарушения кроветворения, повреждение печени и почек, неврологические эффекты |
| Ртуть | Воздействие на нервную систему, нарушение краткосрочной памяти, нарушение координации, почечная недостаточность |
| Никель | Респираторные заболевания, астма, поражение плода, уродства |
| Ванадий | Раздражение дыхательных путей, астма, нервные расстройства, изменение формулы крови |
Токсическое действие различных химических веществ на живые организмы характеризуют общесанитарным показателем, в качестве которого часто используют показатель ЛД-50, который показывает массу вещества, поступившего (с водой, воздухом, пищей) в организм подопытных животных (мышей, крыс) и вызвавшего гибель 50 % из них.
Размерность этого показателя — мг вещества/кг массы подопытного животного.С экологической точки зрения важна не только токсичность вещества, но и его способность сохраняться в почве, в растениях, их способность к миграции, их влияние на пищевую ценность сельскохозяйственных продуктов.
В 1983 году в бывшем СССР на основании этих показателей были выделены три класса загрязняющих веществ (табл. 6.5).
Классы загрязняющих веществ (ГОСТ 17.4.1.0283)
Таблица 6.5
| Класс | Степень опасности | ■ Элементы, вещества |
| 1 | Высокоопасные | As, Cd, Hg, Se, Pb, F, Zn, бенз(а)пирен |
| 2 | Умеренноопасные | В, Cu, Ni, Mo, Co, Sb, Cr |
| 3 | Малоопасные | Ba, Мп, V, W, Sr, ацетофенон |
В Программе МАБ наиболее опасными для окружающей среды названы тяжелые металлы, пестициды, оксиды углерода и азота.
6.3.2.