20.1. Принципиальные направления инженерной экологической защиты
Основные направления инженерной экологической защиты от загрязнения и других видов антроогенных воздействий ¾ внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксикация отходов и главное ¾ экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ.
Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы.
Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными.
Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам и в первую очередь закону круговорота веществ.
Другой путь, например, создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Основная причина загрязнения биосферы ¾ это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти, так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов. Достаточно отметить, что ежегодное накопление на территории бывшего СССР в 80-х гг. составляло 12-15 млрд т твердых отходов, около 160 млрд т жидких и свыше 100 млн т газообразных отходов.
Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания
Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства ¾ создание малоотходной и безотходной технологии.
Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979), означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.
В 1984 г. эта же комиссия ООН приняла более конкретное определение данного понятия: «Безотходная технология ¾ это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы ¾ производство ¾ потребитель ¾ вторичные ресурсы ¾ таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».
Под безотходной технологией понимают также такой способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов.
Более точным, чем «безотходная технология», следует считать термин «малоотходная технология», так как в принципе «безотходная технология» невозможна, ибо любая человеческая технология не может не производить отходы, хотя бы в виде энергии. Достижение полной безотходности нереально (Реймерс, 1990), поскольку противоречит второму началу термодинамики, поэтому термин «безотходная технология» условен (метафоричен).
Технологию, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, называют малоотходной и на современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.
Огромное значение для снижения уровня загрязнения окружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, т. е. рециркуляция. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5% энергозатрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вторичного сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одновременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосферу (Вронский, 1996).
В комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества вредных отходов и уменьшения их воздействия на окружающую природную среду по рекомендации различных авторов входят:
¨ разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;
¨ разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;
¨ создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;
¨ создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.
Начальным этапом этих комплексных мероприятий, нацеленных на создание в перспективе безотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования.
Оборотное водоснабжение ¾ это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водоемы (рис. 20.1, по Иванову, 1991).
Рис. 20.1. Схема оборотного промышленного и городского водоснабжения:
1 ¾ цех; 2 ¾ внутрицеховое оборотное водоснабжение; 3 ¾ локальное (цеховое) очистное сооружение,
включая утилизацию вторичных отходов; 4 ¾ общезаводские очистные сооружения; 5 ¾ город;
6 ¾ городские очистные канализационные сооружения; 7 ¾ третичные очистные сооружения;
8 ¾ закачка очищенных сточных вод в подземные источники; 9 ¾ подача очищенных вод в городскую
систему водоснабжения; 10 ¾ рассеивающий выпуск сточных вод в водоем (море)
Замкнутый цикл водопользования ¾ это система промышленного водоснабжения и водоотведения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водоемы.
Одним из важнейших направлений в области создания безотходных и малоотходных производств является переход на новую экологическую технологию с заменой водоемких процессов безводными или маловодными.
Прогрессивность новых технологических схем водоснабжения определяется тем, насколько в них уменьшилось, по сравнению с ранее действующими, водопотребление и количество сточных вод и их загрязненность. Наличие большого количества сточных вод на промышленном объекте считается объективным показателем несовершенства используемых технологических схем.
Разработка безотходных и безводных технологических процессов ¾ наиболее рациональный способ защиты окружающей среды от загрязнения, позволяющий значительно уменьшить антропогенную нагрузку.
Однако исследования в этом направлении еще только разворачиваются, поэтому в различных областях промышленности и сельского хозяйства уровень экологизации производства далеко не одинаков.
В настоящее время в нашей стране достигнуты определенные успехи в разработке и внедрении элементов экологически безопасной технологии в ряде отраслей черной и цветной металлургии, теплоэнергетики, машиностроения, химической промышленности. Однако полный перевод промышленного и сельскохозяйственного производства на безотходную и безводную технологии и создание полностью экологизированных производств сопряжены с весьма сложными проблемами различного характера ¾ организационными, научно-техническими, финансовыми и другими и поэтому современное производство еще долгое время будет потреблять для своих нужд огромное количество воды, иметь отходы и вредные выбросы.
Биотехнология в охране окружающей среды
В последние годы в экологической науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.
Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов, путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации (В. П. Журавлев и др., 1995).
Биотехнология нашла широкое применение в охране окружающей среды, в частности, при решении следующих прикладных вопросов:
¨ утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
¨ биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
¨ микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
¨ компостировании (биологическом окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);
¨ создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.
20.2. Нормирование качества окружающей среды
Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип нормирования качества окружающей среды. Этот термин означает установление нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий человека на окружающую среду.
Соблюдение экологических нормативов, т. е. нормативов, которые определяют качество окружающей среды, обеспечивает:
¨ экологическую безопасность населения;
¨ сохранение генетического фонда человека, растений и животных;
¨ рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития.
Чем меньше пороговая величина экологических нормативов, тем выше качество окружающей среды. Однако более высокое качество требует, соответственно, больших затрат, эффективных технологий и высокочувствительных средств контроля. Поэтому нормативы качества окружающей среды по мере подъема уровня развития общества имеют тенденцию к ужесточению.
Основные экологические нормативы качества и воздействия на окружающую среду:
¨ санитарно-гигиенические:
¾ предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК);
¾ допустимый уровень физических воздействий (шума, вибрации, излучений и др.);
¨ производственно-хозяйственные:
¾ допустимый выброс вредных веществ;
¾ допустимое изъятие компонентов природной среды;
¾ допустимый сброс вредных веществ;
¾ норматив образования отходов производства и потребления;
¾ допустимая антропогенная нагрузка на окружающую среду;
¾ экологическая емкость территории.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) ¾ это такие концентрации вредного вещества в почве, воздушной и водной среде, которые не оказывают негативного воздействия на здоровье человека и его потомство. В последнее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнения на здоровье человека, но и воздействие этих загрязнений на диких животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.
В настоящее время в нашей стране действует более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв.
ПДК устанавливаются на основании комплексных исследований и постоянно контролируются органами гидрометеорологической службы Госкомсанэпиднадзора.
ПДК не остаются постоянными, их периодически пересматривают и уточняют. После утверждения норматив становится юридически обязательным.
Для нормирования содержания вредного вещества в атмосферном воздухе установлены два норматива ¾ разовый и среднесуточный ПДК. Максимально разовая предельно допустимая концентрация (ПДК м. р.) ¾ это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 30 мин. рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др). Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК с. с.) ¾ это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии.
Значения ПДК наиболее часто встречающихся загрязнителей атмосферного воздуха представлены в табл. 20.1.
Предельно допустимые концентрации вредных веществ
в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3
При содержании в воздухе нескольких загрязняющих веществ, обладающих суммацией действия (синергизмом), например, диоксидов серы и азота; озона и формальдегида, сумма их концентраций не должна превышать при расчете единицы:
где С1, С2, … , Сn ¾ фактические концентрации вредных веществ в воздухе или воде;
ПДК1, ПДК2… ПДКn ¾ максимально разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ, которые установлены для их изолированного присутствия, мг/м3.
Под предельно допустимой концентрацией вредного вещества в почве (ПДК, мг/кг) понимают такую максимальную концентрацию, которая не может вызвать прямого или косвенного влияния на среду, нарушить самоочищающую способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека (Защита окружающей…, 1993).
Для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются отдельно для питьевых вод (табл. 20.2) и рыбохозяйственных водоемов.
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в питьевых водах, мг/л
Требования к качеству воды в водоемах, используемых для рыбохозяйственных целей, специфичны и в большинстве случаев более жестки, чем таковые для водных объектов хозяйственно-бытового назначения. Так, рыбохозяйственные ПДК ряда моющих веществ в три раза ниже санитарных норм, нефтепродуктов ¾ в шесть раз, а тяжелых металлов (цинка) ¾ даже в сто раз (К. П. Митрюшкин и др., 1987). Объяснить это ужесточение требованй к качеству воды в рыбохозяйственных водоемах нетрудно, если вспомнить, что при переходе вредных веществ по пищевой (трофической) цепи происходит их биологическое накопление до опасных для жизни количеств.
Допустимый уровень радиационного воздействия на окружающую среду ¾ это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда. Определяется он на основании норм радиационной безопасности (НРБ-76/87), основных санитарных правил (ОСП-72/87) и санитарных норм проектирования СН-254-71.
Установлены также допустимые уровни воздействия шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий.
Допустимый выброс, или сброс, ¾ это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени может быть выброшено данным конкретным предприятием в атмосферу или сброшено в водоем, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.
Нормативами установлено, что если в воздухе городов или других населенных пунктов, где расположены предприятия, концентрации вредных веществ превышают ПДК, а значения допустимых выбросов по объективным причинам не могут быть достигнуты, вводится поэтапное снижение выброса вредных веществ до значений, обеспечивающих ПДК. При этом могут быть установлены временно согласованные выбросы (ВСВ) на уровне выбросов предприятий с наиболее совершенной или аналогичной ей технологией.
К началу 1988 г. в бывшем СССР были установлены допустимые выбросы более чем для 20 тыс. предприятий. В настоящее время в России на нормативах допустимых выбросов работают лишь 15-20% загрязняющих производств, на ВСВ (временно согласованных выбросах вредных веществ) ¾ 40-50%, а остальные загрязняют среду на основе лимитных выбросов и сбросов, которые определяют по фактическому выбросу на определенном отрезке времени.
Основным комплексным нормативом качества окружающей среды является предельно допустимая норма антропогенной нагрузки.
Допустимые нормы нагрузки на природную среду ¾ это максимально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систем.
Для оценки общей устойчивости экосистем к антропогенным воздействиям используют следующие показатели: 1) запасы живого и мертвого органического вещества; 2) эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова и 3) видовое и структурное разнообразие (Государств. доклад…, 1994).
Ученые-экологи установили, что стабильность среды обитания не только растительности, но и животного мира, а в конечном счете и человека определяется в первую очередь массой живого органического вещества и его основной части ¾ фитомассы (древесина, травянистая растительность и др.). Чем значительнее эта масса, тем стабильнее среда. Главенствующее значение при этом имеют фотосинтезирующие организмы, так как они являются основным источником биомассы, а также определяют пищевые условия для всех остальных звеньев экосистемы и в значительной мере состав атмосферного воздуха.
Способность экосистем в минимальные сроки восстановиться в случае антропогенного нарушения определяется другим показателем ¾ эффективностью образования продукции растительного покрова в результате вторичной сукцессии. Чем выше структурное и видовое разнообразие экосистем, тем большее число комбинаций структурных элементов может создать она в ответ на внешнее антропогенное воздействие. Структурное разнообразие экосистемы можно оценить, сравнивая запасы фитомассы (древесина, травянистая растительности и др.) и зоомассы (хищники, копытные, грызуны и т. д.).
Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется термином «емкость природной среды», или экологическая емкость территории.
Понятие о предельно допустимой антропогенной нагрузке на природную среду, по мнению П. Г. Олдака (1983), должно лежать в основе всего природопользования. В связи с этим он различает экстенсивное и равновесное природопользование. Экстенсивное (расширяющееся) природопользование ¾ когда рост производства осуществляется за счет возрастающей нагрузки на природные комплексы, причем эта нагрузка растет быстрее, чем увеличивается масштаб производства; равновесное природопользование ¾ когда общество контролирует все стороны своего развития, добиваясь того, чтобы совокупная антропогенная нагрузка на среду не превышала самовосстановительного потенциала природных систем.
Отсюда вытекает важный вывод о том, что регулирование качества природной среды должно начинаться с определения нагрузок, допустимых с экологической точки зрения, а региональное природопользование должно соответствовать экологической «выносливости» территории.
Пренебрежение основным экологическим комплексом нормативов в инженерно-хозяйственной практике чревато серьезными экологическими просчетами. В 1990 г. тогдашний руководитель Госкомприроды Н. Н. Воронцов сетовал на то, что «такие понятия, как экологическая емкость территории, вообще не использовались до недавних пор. Есть, скажем, в Донбассе залежи угля? Есть неподалеку руды Кривого Рога? Будем наращивать там металлургию на донецких углях, не разбирая, выдержит земля и люди или нет». И далее он отмечал: «Конечно же, нужно улучшить фильтры пыле- и газоуловителей, очищать сточные воды. Но не было у нас до сих пор главного ¾ идеологии ресурсосбережения, определения экологической емкости, биосферного подхода».
При формировании территориально-производственных комплексов, развитии промышленности, строительства, реконструкции городов и т. д., применение допустимых норм антропогенной нагрузки предусматривается ныне в обязательном порядке.
Региональные нормы устанавливают предельную хозяйственную нагрузку на территориальные природные комплексы. Отраслевые ¾ на отдельные виды природных ресурсов, например, предельное число домашнего скота на единицу пастбищных угодий, предельное число посетителей в национальном парке и т. д.
Для защиты воздушного бассейна от негативного антропогенного воздействия в виде загрязнения его вредными веществами используют следующие меры:
¨ экологизацию технологических процессов;
¨ очистку газовых выбросов от вредных примесей;
¨ рассеивание газовых выбросов в атмосфере;
¨ устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др.
Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна от загрязнения ¾ экологизация технологических процессов и в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ.
Экологизация технологических процессов предусматривает, в частности, создание непрерывных технологических процессов производства, замену местных котельных установок на централизованное тепло, предварительное очищение топлива и сырья от вредных примесей, замену угля и мазута на природный газ, применение гидрообеспыливания, перевод на электропривод компрессоров, сваебойных агрегатов, насосов и др. Все шире применяют частичную рециркуляцию, т. е. повторное использование отходящих газов.
Учитывая исключительную актуальность охраны атмосферного воздуха от загрязнения отработанными газами (ОГ) автомобилей, первоочередной проблемой является создание экологически «чистых» видов транспорта.
В настоящее время ведется активный поиск более «чистого» топлива, чем бензин. В качестве его заменителя рассматриваются экологически чистое газовое топливо, метиловый спирт (метанол), малотоксичный аммиак и идеальное топливо ¾ водород. Продолжаются интенсивные разработки по замене карбюраторного двигателя на более экологичные типы ¾ дизельный, паровой, газотурбинный и др.
В опытно-конструкторских бюро созданы пробные модели автомобилей, работающих на энергии электрических аккумуляторов в черте города, а за его пределами переходящих на работу на обычных карбюраторных двигателях. Продолжаются работы по созданию идеального с точки зрения экологических требований вида транспорта ¾ автомобиля на солнечных элементах.
К сожалению, нынешний уровень развития экологизации технологических процессов, внедрения замкнутых технологических циклов и т. д. недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу. Поэтому на предприятиях повсеместно используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO2, SO2, SO3 и др.).
Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.
Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы ¾ оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Пылегазовый поток вводится в циклон через патрубок (рис. 20.2), далее он совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса; частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и затем падают вниз в сборник пыли (бункер), откуда периодически удаляются. Для повышения эффективности работы применяют групповые (батарейные) циклоны.
Рис. 20.2. Схема устройства циклона:
1 ¾ корпус; 2 ¾ входной патрубок; 3 ¾ выхлопная труба; 4 ¾ сборник пыли
Мокрые пылеуловители (скрубберы, турбулентные, газопромыватели и др.) требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броуновского движения. Наибольшее практическое применение получили скрубберы Вентури (рис. 20.3), которые обеспечивают 99% очистки от частиц размером более 2 мкм и как все мокрые пылеуловители незаменимы при очистке от пыли взрывоопасных и горючих газов.
Рис. 20.3. Схема устройства скруббера Вентури:
1 ¾ труба Вентури; 2 ¾ скруббер-каплеуловитель
Фильтры (тканевые, зернистые) способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны рукавные фильтры с тканями из синтетических волокон повышенной термостойкости (250-300 °С) типа «сульфон-Т», фильтровальные металлические ткани (до 800 °С), а также фильтры из тканей типа ФПП и ФПА, дающие высокую степень очистки (99,9%).
Электрофильтры ¾ наиболее совершенный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0-99,5%). Принцип работы всех типов электрофильтров основан на ионизации пылегазового потока у поверхности коронирующих электродов. Приобретая отрицательный заряд, пылинки движутся к осадительному электроду, имеющему знак, обратный заряду коронирующего электрода. При встряхивании электродов осажденные частички пыли под действием силы тяжести падают вниз в сборник пыли (рис. 20.4). Электроды требуют большого расхода электроэнергии ¾ это их основной недостаток.
Рис. 20.4. Схема устройства трехпольного электрофильтра:
1 ¾ корпус; 2 ¾ электрод осадительный; 3 ¾ электрод коронирующий; 4 ¾ механизм встряхивания
коронирующих электродов; 5 ¾ механизм встряхивания осадительных электродов;
6 ¾ газораспределительная решетка; 7 ¾ сборник пыли; 8 ¾ изолятор
Наиболее эффективны комбинированные методы очистки от пыли. Например, отличные результаты дает очистка агломерационных газов в батарейных циклонах с последующей доочисткой в скрубберах Вентури, а также в электрофильтрах. (Защита окружающей среды…, 1993).
Способы очистки выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO2, SO2 и др.) подразделяют на три основные группы: 1) поглощение примесей путем применения каталитического превращения; 2) промывка выбросов растворителями примеси (абсорбционный метод) и 3) поглощение газообразных примесей твердыми телами с ультрамикроскопической структурой (адсорбционный метод).
С помощью каталитического метода превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами. Широко применяют палладийсодержащие и ванадиевые катализаторы. С их помощью происходит каталитическое досжигание оксида углерода до диоксида и диоксида серы до оксида. Возможно также восстановление оксидов азота аммиаком до элементарного азота.
Одна из разновидностей этого метода ¾ дожигание вредных примесей с помощью газовых горелок (факельное сжигание) широко используется на нефтеперерабатывающих заводах.
Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента используют воду, растворы щелочей (соды), аммиака и др. Газообразные цианистые соединения абсорбируют, например, 5%-ным раствором железного купороса. Устройство, в котором осуществляют процесс абсорбции, называют абсорбером.
Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов ¾ твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь и глинозем, силикагель, цеолиты, сланцевая зола и другие вещества). Например, на АЭС широко применяется метод очистки технологических газов путем сорбции радиоактивных продуктов на угольных фильтрах ¾ адсорбентах, которые позволяют надежно предотвратить загрязнение атмосферы при всех режимах работы АЭС (Защита окружающей среды…, 1993).
Рассеивание газовых примесей в атмосфере. Используют для снижения их опасных концентраций. Как показывает опыт в приземном слое атмосферы вблизи крупных энергетических установок (ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС) и других предприятий, концентрация вредных веществ в отходящих газах может превышать предельно допустимые нормы, несмотря на все применяемые меры по очистке газов и экологизацию технологических процессов.
С помощью снижения опасных концентраций примесей до уровня, соответствующего ПДК, применяют рассеивание пылегазовых выбросов с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. На ряде предприятий высота дымовых труб достигает более 300 м. Так, на медно-никелевом комбинате в г. Садбери (Канада) высота трубы 407 м. Значительную высоту (не менее 100 м) имеют вентиляционные (выбросные) трубы на АЭС для рассеивания радиоактивных выбросов. Следует признать, что рассеивание газовых примесей в атмосфере ¾ это далеко не самое лучшее решение проблемы, связанной с загрязнением воздушного бассейна. По мнению Э. Гора (1993), «применение высоких дымовых труб хотя и помогло уменьшить локальное дымовое загрязнение, осложнило в то же время региональные проблемы выпадения кислотных дождей. Чем выше от поверхности земли происходит выброс загрязняющих газов, тем дальше от своего источника они распространяются. То, что было когда-то дымной мглой над Питтсбургом, становилось кислотным снегопадом в Лабрадоре. Примеси, досаждающие лондонцам в виде смога, губят листву в лесах Скандинавии».
Рассеивание вредных веществ в атмосфере ¾ это временное, вынужденное мероприятие, которое осуществляется при отсутствии надежных методов очистки для того или иного вещества, а также вследствие того, что существующие очистные устройства не обеспечивают полной очистки выбросов от вредных веществ.
Защита атмосферного воздуха от вредных выбросов предприятий в значительной степени связана с устройством санитарно-защитных зон и архитектурно-планировочными мероприятиями.
Санитарно-защитная зона ¾ это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства (выбросы пыли и иные виды загрязнения среды).
Ширину санитарно-защитных зон устанавливают в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ и принимают равной от 50 до 1000 м. Например, для цементных заводов производительностью более 150 тыс. т цемента в год (I класс производства) ширина санитарно-защитной зоны ¾ 1000 м, а для предприятий по изготовлению камышита (V класс производства) ¾ 50 м.
Санитарно-защитная зона должна быть благоустроена и озеленена газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, например, акацией белой, тополем канадским, елью колючей, шелковицей, кленом остролистным, вязом листовитым и т. д. Об эффективности озеленения свидетельствуют следующие данные: хвоя одного гектара елового леса улавливает 32 т пыли, листва букового леса ¾ 68 т. На расстоянии 500 м от предприятия при отсутствии озеленения загрязнение воздуха SO2, H2S, и NO2 в два раза ниже, чем у источника загрязнения, а при наличии озеленения ¾ в три – четыре раза ниже (Гаев и др., 1990).
Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.
Помимо рассмотренных выше мер по защите воздушного бассейна предусматривается также охрана озонового слоя.
В Законе РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.) имеется отдельная статья (ст. 54), посвященная этой проблеме, что свидетельствует об исключительной важности ее решения. В комплекс мер по охране озонового слоя от экологически опасных изменений входят:
¨ организация наблюдений за изменением озонового слоя под воздействием хозяйственной деятельности и иных процессов;
¨ соблюдение нормативов допустимых выбросов веществ, вредно воздействующих на состояние озонового слоя;
¨ регулирование производства и использования химических веществ, разрушающих озоновый слой и др.
В 1993 г. в нашей стране была создана Межведомственная комиссия, в задачу которой входила координация деятельности различных организаций по выполнению международных обязательств по охране озонового слоя и прекращению выпуска озоноразрушающих веществ.
Ведется также интенсивная разработка и внедрение мероприятий по резкому сокращению выбросов соединений серы, оксидов азота и других опаснейших загрязнителей атмосферного воздуха.
Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительного мусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативно влияющих на качество вод, условия обитания рыб и др.
Истощение поверхностных вод предотвращают путем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод.
Важнейшая и наиболее сложная проблема ¾ защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:
¨ развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;
¨ очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);
¨ закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;
¨ очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.
Главный загрязнитель поверхностных вод ¾ сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод представляется весьма актуальной и экологически важной задачей.
Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами является разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения.
При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод. При таком способе водоподготовки сточные воды все время находятся в обороте и попадание их в поверхностные водоемы полностью исключено.
Ввиду огромного многообразия состава сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним способом или комплексом методов (комбинированный способ). В процессе очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем.
При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод ¾ до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов (рис. 20.5). Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.
Рис. 20.5. Схема устройства радиального отстойника:
1 ¾ входная труба; 2 ¾ отводящая труба; 3 ¾ шламосборник; 4 ¾ канал вывода шлама;
5 ¾ механический скребок
Химические и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод.
К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором ¾ различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов.
При физико-химической очистке используются:
¨ коагуляция ¾ введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и пр.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;
¨ сорбция ¾ способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь, цеолиты, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение. Методом сорбции возможно извлечение из сточных вод ценных растворимых веществ и последующая их утилизация;
¨ флотация ¾ пропуск через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки захватывают при движении вверх поверхностно-активные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой.
Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очистку ведут с помощью естественных методов (поля орошения, иловые площадки, поля фильтрации, биологические пруды и др.) и искусственных методов (аэротенки, метатенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы), биологические модули (рис. 20.6) и др.
Рис. 20.6. Биологический модуль очистки стока р. Темерника
(приток р. Дона, в черте г. Ростова-на-Дону)
После осветления сточных вод образуется осадок, который сбраживают в железобетонных резервуарах (метантенках), а затем удаляют на иловые площадки для подсушивания (рис. 20.7).
Рис. 20.7. Схема биологической очистки сточных вод:
1 ¾ решетка; 2 ¾ дробилка; 3 ¾ песковатка; 4 ¾ песковая площадка; 5 ¾ на планировку;
6 ¾ иловые площадки; 7 ¾ метантенк; 8 ¾ первичный отстойник; 9 ¾ аэротенк;
10 ¾ вторичный отстойник; 11 ¾ смеситель; 12 ¾ хлораторная; 13 ¾ контактный резервуар;
14 ¾ выпуск
Подсушенный осадок обычно используется как удобрение. Однако в последние годы в сточных водах стали обнаруживаться многие вредные вещества (тяжелые металлы и др.), что исключает такой способ утилизации осадков.
Осветленная часть сточных вод очищается в аэротенках ¾ специальных закрытых резервуарах, по которым медленно пропускают стоки, обогащенные кислородом и смешанные с активным илом. Активный ил представляет собой совокупность гетеротрофных микроорганизмов и мелких беспозвоночных животных (плесени, дрожжей, водных грибов, коловраток и др.), а также твердого субстрата. Важно правильно подбирать температуру, рН, добавки, условия перемешивания, окислитель (кислород), чтобы в максимальной степени способствовать интенсификации гидробиоценоза, составляющего активный ил.
После вторичного отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощью соединений хлора или других сильных окислителей. При этом способе (хлорировании) уничтожаются патогенные бактерии, вирусы, болезнетворные микроорганизмы.
В системах очистки сточных вод биологический (биохимический) метод является завершающим и после его применения сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать в поверхностные водоемы.
В последние годы активно разрабатываются новые эффективные методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод:
¨ электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции и электрофлотации;
¨ мембранные процессы очистки (ультрафильтры, электродиализ и др.);
¨ магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;
¨ радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;
¨ озонирование, при котором в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы;
¨ внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования и др.
Известно, что значительную роль в загрязнении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих:
1) соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов;
2) очаговую и ленточную обработку пестицидами вместо сплошной;
3) внесение удобрений в виде гранул и по возможности вместе с поливной водой;
4) замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений и т. д.
Очень сложна утилизация животноводческих стоков, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, при которой вредные стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции (Яковлев, 1991). При этом твердая часть превращается в компост и ее вывозят на поля. Жидкая часть (навозная жижа) концентрацией до 18% проходит через реактор (рис. 20.8) и превращается в гумус. При разложении органики выделяется метан, диоксид углерода и сероводород. Энергию этого биогаза используют для производства тепла и энергии.
Рис. 20.8. Схема утилизации компонентов, содержащихся в стоках
животноводческого комплекса:
1 ¾ колодец для навозной жижи; 2 ¾ насос; 3 ¾ биогазовый реактор;
4 ¾ отработанный осадок; 5 ¾ биогаз; 6 ¾ хранилище биогаза;
7 ¾ газовая горелка; 8 ¾ тепловая энергия; 9 ¾ электроустановка;
10 ¾ электроэнергия; 11 ¾ тепловая энергия
Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение) (рис. 20.9). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.
Рис. 20.9. Схема «захоронения» промышленных сточных вод
в глубокие водоносные горизонты (по Н. В. Тарасовой):
1 ¾ накопительная емкость; 2 ¾ нагнетательная скважина; 3 ¾ наблюдательные скважины; 4 ¾ зона активного водообмена (пресные воды); 5 ¾ зона замедленного водообмена (солоноватые воды); 6 ¾ зона застойного режима (соленые воды); 7 ¾ закаченные промышленные стоки
Однако, по мнению многих ведущих специалистов в этой области, данный метод целесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточных вод, не поддающихся очистке существующими технологиями. Эти опасения связаны с тем, что очень трудно оценить воможные экологические последствия усиленного заводнения даже хорошо изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод. К тому же технически очень сложно полностью исключить возможность проникновения удаляемых высокотоксичных промстоков на поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубные пространства скважин. И тем не менее, в обозримом будущем такое решение экологических проблем неизбежно как наименьшее зло (Дзюба, 1999).
Среди водоохранных проблем одной из важнейших является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения. Недостаточно очищенные питьевые воды опасны как с экологической, так и с социальной точки зрения.
Начиная с 1896 г. и до настоящего времени метод обеззараживания воды хлором является в нашей стране наиболее распространенным способом борьбы с бактериальным загрязнением. Однако оказалось, что хлорирование воды несет в себе серьезную опасность для здоровья людей.
Исключить этот опасный для здоровья людей эффект и добиться снижения содержания канцерогенных веществ в питьевой воде возможно путем замены первичного хлорирования на озонирование или обработку ультрафиолетовыми лучами, отказом от первичного хлорирования, а также применением безреагентных методов предочистки на биологических реакторах (Государственный доклад «Вода питьевая», 1995).
Следует заметить, что обработка воды озоном или ультрафиолетовыми лучами практически полностью вытеснила хлорирование на станциях очистки воды во многих странах Западной Европы. В нашей стране применение этих экологически эффективных технологий ограничено из-за высокой стоимости переоборудования водоочистных станций.
Современная технология очистки питьевой воды от других экологически опасных веществ ¾ нефтепродуктов, СПАВ, пестицидов, хлорорганических и других соединений основывается на использовании сорбционных процессов с применением активированных углей или их аналогов ¾ графитминеральных сорбентов.
Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также образование эрозии, оползней, обрушение берегов и т. д. Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов. В этой связи огромное значение придается снижению процессов эвтрофикации водоемов, в частности водохранилищ таких гидротехнических каскадов, как Волго-Камский и др.
Важную защитную функцию на любом водном объекте выполняют водоохранные зоны. Ширина водоохранной зоны рек может составлять от 0,1 до 1,5-2,0 км, включая пойму реки, террасы и склон коренного берега. Назначение водоохранной зоны ¾ предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объекта. В пределах водоохранных зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ и др.
Поверхностная гидросфера органично связана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и с другими компонентами окружающей природной среды. Учитывая неразрывную взаимосвязь всех ее экосистем, невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без защиты от загрязнения атмосферы, почв, подземных вод и др.
Для защиты поверхностных вод от загрязнения в ряде случаев необходимо идти на радикальные меры: закрытие или перепрофилирование загрязняющих производств, полный перевод сточных вод на замкнутый цикл водопотребления и т. д. Так, например, по мнению Г. И. Галазия (1990), кардинальное решение проблемы предотвращения загрязнения Байкала состоит не в том, чтобы сбрасывать в него даже хорошо очищенные, но все же губительные для водных организмов промстоки и пылегазовые выбросы, а в том, чтобы полностью исключить их попадание в озеро и в атмосферу. Постановлением Правительства РФ (1995) предусматривалось перепрофилирование Байкальского целлюлозно-бумажного комбината и перевод его сточных вод на замкнутый цикл водопотребления. До сих пор это постановление полностью не реализовано.
Основные мероприятия по защите подземных вод, проводимые в настоящее время, заключаются в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Как и для поверхностных вод, это большая и сложная проблема может быть успешно решена лишь в неразрывной связи с охраной всей окружающей среды.
Для борьбы с истощением запасов пресных подземных вод, пригодных для целей питьевого водоснабжения, предусматривают различные меры, в том числе: регулирование режима водоотбора подземных вод; более рациональное размещение водозаборов по площади; определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования; введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин.
В последние годы для предупреждения истощения подземных вод все чаще применяют искусственное пополнение их запасов путем перевода поверхностного стока в подземный. Пополнение осуществляется путем инфильтрации (просачивания) воды из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища) в водоносные пласты (рис. 20.10). Подземные воды получают при этом дополнительное питание, что позволяет увеличивать производительность водозаборов без истощения естественных запасов.
Рис. 20.10. Схема искусственного пополнения подземных вод:
1 ¾ водоносные пески; 2 ¾ депрессионная воронка; 3 ¾ насосная;
4 ¾ здание для очистки воды; 5 ¾ инфильтрационные бассейны;
6 ¾ водозаборные скважины
Меры борьбы с загрязнением подземных вод подразделяют на: 1) профилактические и 2) специальные, задача которых ¾ локализовать или ликвидировать очаг загрязнения.
Ликвидировать очаг загрязнения, т. е. извлечь из подземных вод и горных пород загрязняющие вещества, весьма сложно, на это могут уйти многие годы.
Поэтому профилактические меры являются главными в природоохранных мероприятиях. Предотвратить загрязнение подземных вод можно различными путями. Для этого совершенствуют методы очистки сточных вод, чтобы исключить попадание загрязненных стоков в подземные воды. Внедряют производства с бессточной технологией, тщательно экранируют чаши бассейнов с промышленными стоками, снижают опасные газодымовые выбросы на предприятиях, регламентируют использование пестицидов и удобрений на сельскохозяйственных работах и т. д.
Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной охраны.
Зоны санитарной охраны (ЗСО) ¾ это территории вокруг водозаборов, создаваемые для исключения возможности загрязнения подземных вод. Состоят они из трех поясов. Первый пояс (зона строгого режима) включает территорию на расстоянии 30-50 м от водозабора. Здесь запрещается присутствие посторонних лиц и проведение каких-либо работ, не связанных с эксплуатацией водозабора. Второй пояс ЗСО предназначен для защиты водоносного горизонта от бактериальных (микробных) загрязнений, а третий ¾ от химических загрязнений. Границы поясов определяются специальными расчетами.
На их территории запрещается размещение любых объектов, могущих вызвать химическое или бактериальное загрязнение (шламохранилища, животноводческие комплексы, птицефабрики и т. д.). Запрещаются также использование минеральных удобрений и пестицидов, промышленная рубка леса. Ограничивается или запрещается и другая производственная и хозяйственная деятельность человека.
Проекты ЗСО должны быть согласованы с органами санитарного надзора и утверждены специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружащей среды.
Специальные мероприятия по защите подземных вод от загрязнения направлены на перехват загрязненных вод с помощью дренажа, а также на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта. Весьма перспективным в этом отношении является создание искусственных геохимических барьеров, основанных на переводе загрязняющих веществ в малоподвижные формы. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод из специальных скважин.
Мероприятия по защите подземных вод от истощения и загрязнения проводятся в общем комплексе природоохранных мер.
Защита почв от прогрессирующей деградации и необоснованных потерь ¾ наиболее острые экологические проблемы в земледелии, которые еще далеки от своего решения.
В число основных звеньев экологической защиты почв входят:
¨ защита почв от водной и ветровой эрозии;
¨ организация севооборотов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия;
¨ мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и др.);
¨ рекультивация нарушенного почвенного покрова;
¨ защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны от уничтожения;
¨ предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота.
Защита почв должна осуществляться на основе комплексного подхода к сельскохозяйственным угодьям как сложным природным образованиям (экосистемам) с обязательным учетом региональных особенностей.
Для борьбы с эрозией почв необходим комплекс мер: землеустроительных (распределение угодий по степени их устойчивости к эрозионным процессам), агротехнических (почвозащитные севообороты, контурная система выращивания сельскохозяйственных культур, при которой задерживается сток, химические средства борьбы и т. д.), лесомелиоративных (полезащитные и водорегулирующие лесные полосы, лесные насаждения на оврагах, балках и т. д.) и гидротехнических (каскадные пруды и т. д.).
При этом учитывают, что гидротехнические мероприятия останавливают развитие эрозии на определенном участке сразу же после их устройства, агротехнические ¾ через несколько лет, а лесомелиоративные ¾ через 10-20 лет после их внедрения.
Для почв, подверженных сильной эрозии, необходим весь комплекс противоэрозионных мер:
1) полосное земледелие, т. е. такая организация территории, при которой прямолинейные контуры полей чередуются с полезащитными лесными полосами;
2) почвозащитные севообороты (для защиты почв от дефляции);
3) облесение оврагов;
4) бесплужные системы обработки почв (применение культиваторов, плоскорезов и т. п.);
5) различные гидротехнические мероприятия (устройство каналов, валов, канав, террас, сооружение водотоков, лотков и др.) и другие меры.
Великий русский ученый-естествоиспытатель, основоположник почвоведения В. В. Докучаев (1846-1903), впервые разработал учение о взаимодействии всех элементов природы (рельефа, климата, почв и т. д.) и на этой основе обосновал выбор оптимальных соотношений сельскохозяйственных угодий, севооборотов и их рационального территориального размещения.
Впечатляющий пример успешной борьбы с эрозией почв ¾ Каменная степь в Воронежской области, которую по праву называют докучаевским бастионом. Известно, какое огромное количество оврагов в этой области. По данным А. И. Тульчинского (1990), в Каменной степи на площади более 12000 га за последние 50 лет не было ни одного оврага. В 1946 г. в результате жестокой засухи сильно пострадали Поволжье, Северный Кавказ, Украина, хозяйства окрест не собрали семян, а поля Каменной степи дали почти стопудовый урожай. Все дело в правильном соотношении между водой и лесом, лугами и другими сельскохозяйственными угодьями.
Еще в начале века Д. И. Менделеев писал: «Вопрос засадки лесом южных степей принадлежит к разрешимым задачам. И я думаю, что работа в этом направлении настолько важна для будущего России, что считаю ее однозначащей с защитой государства».
Для борьбы с заболачиванием почв в районах достаточного или избыточного увлажнения в результате нарушения природного водного режима применяют различные осушительные мелиорации. В зависимости от причин заболачивания это может быть понижение уровня грунтовых вод с помощью закрытого дренажа, открытых каналов или водозаборных сооружений, строительство дамб, спрямление русла реки для защиты от затопления, перехват и сброс атмосферных склоновых вод и др. Однако чрезмерное осушение больших площадей может вызвать нежелательные изменения в экосистемах ¾ переосушение почв, их дегумификацию и декальцинирование (приставка «де» означает устранение чего-либо), а также вызвать обмеление малых рек, усыхание лесов и т. д.
Для предупреждения вторичного засоления почв необходимо устраивать дренаж, регулировать подачу воды, применять полив дождеванием, использовать капельное и прикорневое орошение, выполнять работы по гидроизоляции оросительных каналов и т. д.
К сожалению, все эти методы и технические новинки для предупреждения вторичного засоления почв применяются лишь на небольшой части орошаемых территорий. Причины везде одинаковы: 1) высокая стоимость и трудоемкость мелиоративных работ; например, дренажные работы и гидроизоляция каналов почти вдвое удорожают строительство оросительных систем; 2) надежда на то, что «неблагоприятные последствия орошения скажутся когда-то в будущем, когда будет больше средств. Но результат всегда и везде был один и тот же: катастрофически быстрый подъем грунтовых вод, вторичное засоление, падение урожаев, потери капиталовложений, в конечном итоге испорченные земли» (Страны и народы, 1985). Именно таким путем происходит формирование многих зон повышенного экологического риска как у нас в стране, так и за рубежом.
Для предотвращения загрязнения почв пестицидами и другими вредными веществами используют экологические методы защиты растений (биологические, агротехнические и др.), повышают природную способность почв к самоочищению, не применяют особо опасные и стойкие инсектицидные препараты и др.
Например, широко используется разведение и выпуск в агроэкосистемы насекомых-хищников: божьей коровки, жужелицы, муравьев и др. (биологическая защита), внедрение в природные популяции видов или особей, не способных давать потомство (генетический метод защиты), оптимизация размеров отдельных полей для подавления нежелательных видов (агротехнический метод) и т. д.
В США и ряде стран Западной Европы организована система биологического земледелия, при которой полностью исключено применение пестицидов и минеральных удобрений и где получают «экологически чистые» продукты. Только в США в 1987 г. таких ферм насчитывалось более 30 тыс. В ряде районов нашей страны (Краснодарский край, Омская область и др.) также появляются очаги беспестицидного земледелия. Интенсивно ведутся работы по созданию пестицидных препаратов на основе природных ингредиентов (смесь зеленого перца с чесноком и табаком, пудра из ромашки, настои из багульника, живокости, софоры, лука и др.).
Изъятие пахотных земель для капитального строительства и других целей может быть допущено лишь в исключительных случаях в соответствии с действующим законодательством. Для сохранения продуктивности земель необходимо вводить научно обоснованные нормы земельных площадей, расширять использование для строительства условно непригодных для сельского хозяйства земель, прокладывать коммуникации под землей, повышать этажности застройки городов и населенных пунктов и т. д.
При проведении строительных и иных работ, связанных с механическим нарушением почвенного покрова, предусматривается снятие, сохранение и нанесение почвенного плодородного слоя на арушенные земли. Снятие почвенного слоя осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.5.3.06-85 «Охрана природы. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ». Для разных типов почв толщина плодородного слоя колеблется от 0,2 (дерново-подзолистые) до 1,2 м (черноземы). Плодородный слой вывозится и складируется в специальных временных отвалах (буртах). Нанесение почвенного плодородного слоя на нарушенные земли производят не позднее одного года с момента окончания земляных работ.
Почва, как и вся земля в целом, охраняется законом. Землепользователи обязаны эффективно и рационально использовать земельные богатства, повышать плодородие земельных угодий, не допускать порчу, загрязнение, засорение и истощение земель. Особой охране подлежат редкие и находящиеся под угрозой исчезновения почвы. В целях их учета и охраны учреждена Красная книга почв Российской Федерации.
Охрана и рациональное использование недр
Недра подлежат обязательной охране от истощения запасов полезных ископаемых и загрязнения. Необходимо также предупреждать вредное воздействие недр на окружающую природную среду при их освоении.
Согласно действующему законодательству для предотвращения экологического и экономического вреда недрам необходимо:
¨ обеспечивать полное и комплексное геологическое изучение недр;
¨ соблюдать установленный порядок пользования недр и не допускать самовольное пользование недрами;
¨ наиболее полно извлекать из недр и рационально использовать запасы основных полезных ископаемых и попутных компонентов;
¨ не допускать вредного влияния работ, связанных с пользованием недрами, на сохранность запасов полезных ископаемых;
¨ охранять месторождения полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и др.;
¨ предупреждать самовольную и необоснованную застройку площадей залегания полезных ископаемых;
¨ предотвращать загрязнение недр при подземном хранении нефти, газа и иных веществ, захоронении вредных веществ и отходов производства.
Одним из основных принципов охраны окружающей среды является неистощительное использование природных ресурсов. Для предотвращения возможного их истощения и сохранения запасов недр очень важно соблюдать принцип наиболее полного извлечения из недр основных и попутных полезных ископаемых. Подсчитано, что, если повысить отдачу недр всего на 1%, можно дополнительно получить 9 млн т угля, около 9 млрд м3 газа, свыше 10 млн т нефти, около 3 млн т железной руды и других полезных ископаемых.
Все это позволит сократить глубину и масштабы неоправданного проникновения в земные недра, а следовательно, значительно уменьшить отходы горнодобывающих предприятий и оздоровить экологическую обстановку.
Одной из важных проблем, связанных с охраной и рациональным использованием недр, является комплексное использование минерального сырья, включая проблему утилизации отходов.
Отходы при разработке недр бывают твердыми («пустые» горные породы, минеральная пыль), жидкими (шахтные, карьерные и сточные воды) и газообразные (газы, выделение из отвалов). Основные направления утилизации отходов и улучшения экологической обстановки ¾ это использование их в качестве сырья, в промышленном и строительном производстве, в дорожном строительстве, для закладки выработанного пространства и для производства удобрений. Жидкие отходы после соответствующей очистки используют для хозяйственно-питьевого водоснабжения, орошения и т. д., газообразные ¾ для отопления и газоснабжения.
При пользовании недрами охраняют также земную поверхность, поверхностные и подземные воды, рекультивируют выработанные участки, предотвращают вредное воздействие на другие компоненты природной среды и качество окружающей среды в целом.
Рекультивация нарушенных территорий
Рекультивация ¾ комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земельных участков в безопасное состояние.
Нарушение территории происходит в основном при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также в процессе строительства. Нарушенные земли теряют первоначальную ценность и отрицательно влияют на окружающую среду.
Объектами рекультивации являются:
¨ карьерные выемки, мульды оседания, провальные воронки, терриконы, отвалы и другие карьерно-отвальные комплексы;
¨ земли, нарушенные при строительных работах;
¨ территории полигонов твердых отходов;
¨ земли, нарушенные в результате загрязнения их жидкими и газообразными отходами (нефтезагрязненные земли, газогенные пустыни и др.).
Рекультивация (восстановление) осуществляется последовательно, по этапам. Различают техническую, биологическую и строительную рекультивации.
Техническая рекультивация означает предварительную подготовку нарушенных территорий для различных видов использования. В состав работ входят: планировка поверхности, снятие, транспортировка и нанесение плодородных почв на рекультивируемые земли, формирование откосов выемок, подготовка участков для освоения и т. п.
На этапе технической рекультивации засыпают карьерные, строительные и другие выемки (рис. 20.11), в глубоких карьерах устраивают водоемы, полностью или частично разбирают терриконы, отвалы, хвостохранилища, закладывают «пустыми» породами выработанные подземные пространства. После завершения процесса осадки поверхность земли выравнивают.
Рис. 20.11. Техническая рекультивация нарушенной территории
Биологическая рекультивация проводится после технической для создания растительного покрова на подготовленных участках. С ее помощью восстанавливают продуктивность нарушенных земель, формируют зеленый ландшафт, создают условия для обитания животных, растений, микроорганизмов, укрепляют насыпные грунты, предохраняя их от водной и ветровой эрозии, создают сенокосно-пастбищные угодья и т. д. Работы по биологической рекультивации ведут на основе знания развития сукцессионных процессов.
При благоприятных условиях рекультивацию нарушенных земель осуществляют не по всем этапам, а выбирают какое-либо одно преимущественное направление рекультивации: водохозяйственное, рекреационное и др. (табл. 20.3).
Основные направления рекультивации и виды последующего использования
рекультивированных земель
Например, на территориях, подверженных воздействию газодымовых выбросов от промышленных предприятий, рекомендуется санитарно-гигиеническое направление рекультивации с использованием газоустойчивых растений.
Очень сложно рекультивировать нефтезагрязненные земли, так как они имеют обедненную биоту и содержат канцерогенные углеводороды типа бенз(а)пирена. Для этого необходимы рыхление и аэрация почвы, использование бактерий, деградирующих нефть, посев специально подобранных трав и др.
При необходимости выполняют также строительный этап рекультивации, в ходе которого на подготовленных территориях возводят здания, сооружения и другие объекты.
Работы по рекультивации нарушенных территорий обеспечиваются нормативно-инструктивными материалами и ГОСТами. Например, действует ГОСТ 17.5.3.04-83 «Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель».
Сегодня уже нельзя ограничиваться только восстановлением нарушенного массива, плодородия земель, созданием растительного покрова, а важно восстанавливать и все другие компоненты природной среды. Необходима комплексная рекультивация, а точнее рекультивация природной среды (Е. М. Сергеев и др., 1992).
Стратегическая линия защиты и рационального использования оползневых, селевых, закарстованных и других массивов горных пород может быть представлена следующим образом:
¨ не фетишизировать лозунг «Строить, не нарушая природных равновесий». Невозможно законсервировать существующую природную обстановку и сделать ее неизменной. Нарушение экологических равновесий и изменение среды неизбежны, однако не следует допускать вредных и опасных по своим последствиям нарушений;
¨ постепенно переходить от защиты отдельных участков и районов к охране всего природного окружения;
¨ в районах со сложными природными условиями добиваться их улучшения путем рекультивации, создания искусственных форм рельефа, борьбы с неблагоприятными геологическими процессами. Весьма важно учитывать единство, взаимосвязь и взаимообусловленность антропогенных геологических процессов. Изменение одного процесса вызывает изменение других. Изыскатель и проектировщик должны предвидеть цепные экологические реакции;
¨ выгоднее и эффективнее предупреждать нежелательный процесс, что подчеркивает значимость профилактических мероприятий;
¨ не применять таких мер борьбы, которые порождают новые нежелательные процессы и явления;
¨ охранять памятники природы (уникальные геологичекие разрезы, геоморфологические элементы, карстовые пещеры и т. п.) (Рекомендации…, 1981).
Защита оползневых массивов. Эффективная защита оползневых участков от воздействия строительных работ заключается в поддержании стабильного состояния склонов в течение всего срока эксплуатации, заданного проектом. С этой целью регулируют поверхностный сток посредством водоотводных канав, телескопических лотков, ливневых коллекторов, производят планировку склона, одерновывают оголенные откосы, осуществляют лесомелиоративные работы и т. п.
На оползневых склонах и там, где они возможны, запрещается строительство различных сооружений, сброс технических и хозяйственных вод, вырубка деревьев, неумеренный выпас скота, подрезка склона, устройство карьеров и других выемок и т. п.
При необходимости выполняют активные инженерные мероприятия:
1) перераспределение массы горных пород на склоне;
2) устраивают подпорные и анкерные сооружения;
3) искусственно улучшают свойства грунтов;
4) дренируют подземные воды и др.
Защита селеопасных массивов. На селеопасных горных массивах запрещается вырубка лесов, уничтожение кустарников, нарушение травянистого покрова. Недопустим сброс на склоны сточных вод, устройство оросительных каналов, накопление отвалов горных пород при добыче полезных ископаемых и т. д.
Необходимы лесонасаждения, регулирование поверхностного стока, сброс воды из ледниковых озер и другие природоохранные меры.
В состав инженерных мероприятий входят селезадерживающие и селеулавливающие плотины, водосбросные каналы и др.
Защита закарстованных массивов. Природоохранные мероприятия должны быть направлены на снижение карстового процесса. Главное внимание уделяется поверхностному и подземному стокам. С этой целью устраивают перехватывающие и водосборные канавы, производят тампонаж карстовых воронок, провалов, крупных трещин, облицовку обнаженных участков. Предусматривают дренаж подземных вод. Ограничивают до минимума вскрышные земляные работы. Применяют агролесомелиорацию.
Одним из важных направлений охраны закарстованных массивов является борьба с утечками агрессивных промышленных сточных вод. Для предотвращения развития карстово-суффозионных процессов при интенсивных откачках вод необходимо регулировать величину водоотбора.
Защита массивов горных пород от подтопления. Мероприятия по борьбе с подтоплением подразделяют на профилактические (организация стока грунтовых вод, предупреждение утечек из водонесущих коммуникаций и др.) и защитные (дренаж, гидроизоляция).
Охрана массивов горных пород в зоне вечной мерзлоты. Согласно действующим строительным нормам и правилам в качестве основных должны предусматриваться мероприятия для сохранения расчетного температурного режима пород, а также для сохранения природных условий окружающей среды.
Непременным условием сохранения мерзлотных и природных условий являются своевременная засыпка траншей и котлованов, закрепление выемок и срезок грунта и максимально возможное сохранение естественного растительного и почвенного покрова. Очень важно сохранить и природную растительность (деревья, кустарники). Дороги, подъезды и насыпные площадки для строительных механизмов возводят до начала земляных и фундаментных работ.
После окончания строительных работ необходимо производить рекультивацию (восстановление) начальных природных условий, где они были нарушены. При этом необходимо помнить, что природная среда в зоне вечной мерзлоты весьма ранима, здесь значительно легче нарушить ее, чем восстановить.
20.6. Защита биотических сообществ
Для сохранения численности и популяционно-видового состава растений осуществляется комплекс природоохранных мер, в число которых входят:
¨ борьба с лесными пожарами;
¨ защита растений от вредных болезней;
¨ полезащитное лесоразведение;
¨ повышение эффективности использования лесных ресурсов;
¨ охрана отдельных видов растений и растительных сообществ.
Борьба с лесными пожарами. В нашей стране уже длительное время действует специальная служба государственной лесной охраны, оснащенная современной техникой обнаружения и тушения пожаров. Для этих целей используют самолеты, вертолеты, мощные пожарные автоцистерны, опрыскиватели, вездеходы, бульдозеры и т. д. Значительна роль авиационной охраны, на ее долю приходится почти треть всех обнаруженных и ликвидированных пожаров в лесах государственного фонда. Однако следует признать, что в последние годы отлаженная система обнаружения и тушения очагов лесных пожаров становится малоэффективной из-за недостаточного финансирования.
В борьбе с лесными пожарами большую роль играют и другие меры защиты, в частности, создание противопожарных барьеров-разрывов, специальных полос и др.
Главные усилия следует направлять на профилактику пожаров. Подавляющее большинство лесных пожаров происходит, как известно, из-за неосторожного или неумелого обращения людей с огнем. Так, в местах европейской территории страны почти 100% возгораний происходит по вине местного населения (Государственный доклад…, 1997).
Причиной лесных пожаров, достигающих нередко грандиозных масштабов и наносящих непоправимый экологический урон и огромные экономические убытки, становятся, как правило, незатушенные костры, брошенные горящие окурки и спички, тлеющие пыжи, пламя из выхлопных труб и другие неосторожные действия.
В связи с этим важнейшее значение имеют профилактические меры, особенно разъяснительная работа среди населения. Люди, посещающие лес, должны знать и неукоснительно соблюдать правила пожарной безопасности в лесах. Этими правилами запрещается разводить костры в пожароопасных местах (под кронами деревьев, на сухой подстилке, на торфяных почвах) и в пожароопасный период, оставлять непогашенные костры, бросать окурки и др.
Невыполнение законных требований органов государственного контроля за использованием, воспроизводством и охраной лесов влечет за собой административный штраф, а умышленное повреждение или поджог леса относятся к тяжким преступлениям.
Защита растений от вредителей и болезней. Среди методов защиты растений от болезней и вредителей различают профилактические и истребительные меры. Лучшие результаты дают профилактические меры, а именно: надзор, карантинная служба и различные лесохозяйственные мероприятия.
К истребительным (точнее лечебно-истребительным) относятся агротехнические методы (правильные севообороты, сортировка и очистка семян, выведение и возделывание непоражаемых сортов культурных растений и др.), биологические (основаны на уничтожении вредителей хищными и паразитическими насекомыми ¾ энтомофагами, насекомоядными птицами, микроорганизмами, нематодами и другими их естественными врагами) и химические, основанные на использовании специальных веществ, токсичных для вредителей.
Один из перспективных биологических способов ¾ внедрение в природные популяции, численность видов которых надо уменьшить, таких особей, которые не способны давать потомство. По мнению ряда специалистов, этот генетический метод защиты в ряде случаев оказался эффективным и заслуживает широкого распространения.
В отношении химического метода в гл. 15 уже обращалось внимание на его отрицательные стороны (загрязнение пестицидами почвы и природных вод, накопление токсичных веществ в продуктах питания и др.). В настоящее время во многих странах мира ведутся работы по дальнейшему развитию интегрального метода защиты растений, при котором пестициды постепенно заменяются биологическими методами, изыскиваются химические средства избирательного действия, строго регламентируется применение пестицидов. Этот сбалансированный комплекс защиты растений позволяет уже на нынешней стадии разработки значительно сократить использование токсичных веществ.
Полезащитное лесоразведение. Искусственно выращенные лесные полосы, сформированные из быстрорастущих биологически устойчивых пород для поддержания биологического равновесия, создают по границам полей и севооборотов, снаружи и внутри садов, на пастбищах и т. д. Лесонасаждения положительно влияют на окружающую природную среду и способствуют защите сельскохозяйственных полей, пастбищных трав, плодовых деревьев, кустарников, виноградников от вымерзания, вредного действия ветров, пыльных бурь, засух и суховеев.
Повышение эффективности использования лесных ресурсов. В комплекс мероприятий данного назначения входят перебазирование лесозаготовок и лесоперерабатывающих предприятий в многолесные районы, ликвидация перерубов в малолесных районах, сокращение потерь древесины при сплаве и перевозках и др. Для сохранения численности и популяционно-видового состава лесов необходимо также проведение в достаточных объемах лесовосстановительных работ с целью восстановления лесов до состояния климакса, улучшение их состава (рис. 20.12), дальнейшее развитие сети лесных питомников и разработка методов выращивания леса на специальных плантациях.
Рис. 20.12. Березовая роща в листопадных лесах умеренной зоны
Охрана отдельных видов растений и растительных сообществ. Обычно выделяют два аспекта, связанных с охраной растительного мира: 1) охрана редких и исчезающих видов флоры и 2) охрана основных растительных сообществ. К редким относят растительные виды, имеющие ограниченный ареал и низкую численность. Правительственными постановлениями взяты под защиту десятки редких видов растений. В местах их произрастаний строго запрещается сбор, выпас скота, сенокошение и другие формы уничтожения растений и их сообществ.
Очень важной задачей является сохранение в качестве генофонда видового разнообразия растений. В случае когда исчерпаны все резервы сохранения видов растений, создают специальные хранилища ¾ генетические банки, где генофонд видов сохраняется в виде семян.
Процесс создания банка клеток и тканей достаточно сложен и включает в себя следующие операции: сбор пыльцы ¾ получение культуры клеток ¾ развитие эмбрионов ¾ программное замораживание при температуре, равной минус 196 °C ¾ рекультивирование после оттаивания ¾ регенерация растений (Бутенко, Попова, 1979).
Действие «Закона о животном мире» (1995) распространяется на регулирование, охрану и использование диких животных, т. е. животных, находящихся в состоянии естественной свободы. Охрана и использование одомашненных животных, а также содержащихся в зоопарках, зоосадах, вольерах, на зверофермах регулируется другими законодательными актами.
Охрана и эксплуатация охотничьих животных, морских зверей и промысловых рыб. Охрана диких животных в нашей стране осуществляется с соблюдением принципов научно обоснованного управления популяциями, сохранения видового многообразия и генофонда. Под эксплуатацией диких животных следует понимать использование их для получения различных ценных продуктов и сырья (мяса, меха, пуха, пантов и другой продукции) и пользование ими в научных, культурно-просветительских и иных целях.
Охрана и эксплуатация охотничьих животных должна предусматривать разумную добычу, но не их истребление. Если изъятие отдельных особей из популяции биологически обоснованно, то оно не только не вредит популяции, а наоборот, способствует мобилизации ее экологического резерва, под которым понимают возможность повышения продуктивности путем увеличения потомства и его выживаемости.
Объектом охотничьего хозяйства, как подчеркивает А. Г. Банников и другие ученые, должна быть именно популяция данного вида животных. Управлять же промыслом (охотой), количественным и качественным составом популяций необходимо в полном соответствии с возможностями того биогеоценоза, в состав которого она входит. При соблюдении этих принципов промысел и охота становятся действенной, активной формой охраны животных и способствуют оздоровлению их популяций.
Популяционно-видовой подход к охране и эксплуатации охотничьих животных укоренился в нашей стране с начала 50-х гг. и в настоящее время является доминирующим. Используя этот подход, очень важно определить минимальное число особей, при котором сложились бы наиболее благоприятные условия существования и развития популяции.
Принимается, что эффективная величина популяции для высших позвоночных, обеспечивающая их надежное выживание, не должна быть меньше нескольких сот особей, а для беспозвоночных ¾ несколько десятков тысяч особей. Чем меньше площадь обитаемых мест, тем быстрее происходит исчезновение видов (Макеева, 1991).
Помимо организованного промысла и охоты на охотничьих угодьях, которые занимают в России огромные площади, проводят биотехнические мероприятия. Их назначение: сохранение и увеличение емкости охотничьих угодий, а также увеличение численности и обогащение видов промысловых животных.
Широко используется также акклиматизация животных, т. е. вселение их в новые места обитания с целью обогащения экосистем новыми полезными видами. Только за десять лет (с 1963 по 1973 г.) на территории бывшего СССР было расселено 262,5 тыс. охотничьих зверей и птиц, относящихся к 35 видам, в том числе 129 зубров (рис. 20.13), 131 лось, 939 пятнистых оленей, 2600 благородных оленей, 439 соболей, около 6 тыс. речных бобров, более 73 тыс. ондатр, 102 тыс. фазанов, более 3,5 тыс. американских норок (Лаптев, 1975).
Рис. 20.13. Зубр. В ряде заповедников имеются стада зубров
Наряду с акклиматизацией диких животных практикуется и реакклиматизация, т. е. расселение животных в прежние места обитания, где ранее они находились, но были истреблены.
Поскольку дикие животные составляют государственный охотничий фонд, их использование регламентируется правовыми нормами, в частности, «Положением об охоте и охотничьем хозяйстве». Охота с нарушением установленных правил считается браконьерством.
К сожалению, существующие меры по охране охотничье-промысловых животных в нынешней социально-экономической ситуации явно недостаточны. В лесах и других местах обитания исчезают белки, зайцы, кабаны, рябчики, куропатки и многие другие виды зверей и птиц. Их незаконная добыча постоянно увеличивается, поэтому внимание к охране охотничье-промысловых животных должно быть значительно усилено.
Охрана и эксплуатация морских зверей (тюленей, моржей, морских котиков и др.) регламентируется лимитами, сроками и районами добычи. Полностью запрещена добыча дельфинов. Прекращен промысел китов. Трудности в охране этого вида животных связаны с миграцией их через государственные границы и обитанием многих из них в международных водах.
Охрана промысловых рыб основана также на соблюдении популяционно-видового принципа. Так, установлено, что вылов взрослых рыб (до определенного предела) не только не приносит вреда всей популяции, но даже способствует увеличению ее прироста.
Это положение не распространяется на такой варварский способ добычи как рыбная ловля дрифтерными сетями с узкой ячейкой. Площадь огораживаемого сетями района может превышать десятки километров, в сети попадают и погибают сотни тысяч морских млекопитающих и миллионы рыб, на которых не нацелен данный вид лова. ООН приняла специальную резолюцию (1991), которая вводит мораторий на любые виды широкомасштабной рыбной ловли дрифтерными сетями в открытом море.
Рыболовство в нашей стране регламентируется «Положением об охране рыбных запасов и о регулировании рыбоводства в водоемах». Специальная служба рыбоохраны контролирует соблюдение законодательных актов, осуществляет надзор за водоемами, предупреждает их загрязнение. Нарушители правил рыбоводства привлекаются к юридической ответственности.
Охрана путем разумной эксплуатации распространяется и на другие промысловые и непромысловые виды животных, однако экологические основы их охраны и эксплуатации разработаны еще недостаточно, что неизбежно сказывается на эффективности проводимых мероприятий.
Нуждаются в усилении охраны и разумной эксплуатации морские промысловые беспозвоночные (устрицы, кальмары, осьминоги и др.), насекомые-опылители (пчелы, шмели и др.), черепахи, рыжие муравьи, ядовитые змеи, многие земноводные и среди них в первую очередь ¾ лягушки, все насекомоядные птицы и др.
Как показал накопленный человечеством опыт, в природе не существует абсолютно вредных и абсолютно полезных животных. Все зависит от их численности, условий существования и ряда других факторов. Это относится и к хищным животным, исключая, может быть, волка. В России его численность еще высока, а в последние годы наметилась тенденция даже к ее увеличению, он наносит серьезный урон животноводству, поэтому борьба с ним ведется любыми способами и во все времена года. Однако, видимо, не за горами время, когда нам придется задуматься над тем, чтобы этот хищник полностью не исчез с лица земли. При правильном регулировании его численности волк как биологический вид бесспорно достоин существования на нашей планете. К тому же, являясь прекрасной биологической моделью идеального приспособления организма к экстремальным условиям, волк может стать ценнейшим генофондом для будущих селекционных работ.
Красная книга содержит сведения о редких, исчезающих или находящихся под угрозой исчезновения видов растений и животных, с целью введения режима их особой охраны и воспроизводства. Существует несколько вариантов Красных книг: международная, федеральная и республиканская (областная).
Международная Красная книга. Идея, составление и издание этой книги принадлежит Международному союзу охраны природы и природных ресурсов (МСОП). Этой организацией выпущены тома: «Млекопитающие» (310 видов), «Птицы» (320 видов), «Земноводные и пресмыкающиеся» (162 вида), «Рыбы» (40 видов) и том о редких растениях. Международная Красная книга не сброшюрована и любая страница (лист) может быть заменена другой по мере получения новых данных.
В Международной Красной книге выделено пять видов растений и животных в соответствии с классификацией, разработанной МСОП:
1. Ех ¾ по-видимому, исчез.
2. Е ¾ под угрозой исчезновения. Спасение вида невозможно без проведения специальных мер по охране.
3. V ¾ сокращающийся в численности. Этот уязвимый, сокращающийся в численности вид пока еще встречается в количествах, достаточных для выживания.
4. R ¾ редкий. Прямая угроза выживанию отсутствует, но из-за незначительной численности при неблагоприятных условиях возможно сокращение численности и угроза исчезновения.
5. Восстановленные виды. Ранее относились к категориям Е, V или R, теперь, благодаря мерам по охране и эксплуатации, восстановлены. Нуждаются в постоянном контроле.
Ежегодно в Международную Красную книгу вносятся изменения и новые виды, нуждающиеся в особой заботе.
В 1996 г. вышло новое издание Международной Красной книги, в которую включено 5205 видов животных, находящихся под угрозой исчезновения: 1096 видов млекопитающих, 1107 ¾ птиц, 253 ¾ рептилий, 124 ¾ амфибий, 734 ¾ рыб, 1891 ¾ беспозвоночных (бабочек, жуков и др.).
Красная книга России. Содержит разделы, аналогичные Международной Красной книге. В книгу включено 562 вида растений и 246 видов животных, в том числе уссурийский тигр, белый медведь, пятнистый олень (аборигенная популяция) (рис. 20.14), белобрюхий тюлень, журавли белый, черный и маньчжурский, красноногий чибис, дальневосточный аист и др. Редчайший на Земле сокол ¾ белый кречет (рис. 20.15) также взят под строгую охрану и занесен в Красную книгу. В давние годы ловцам хищных птиц, уходящим по весне в далекую северную глушь, к берегам холодного океана, наказывалось строго принести к царскому двору столько-то птиц «крапленых да серых». И лишь о белых кречетах, покорявших знатоков силой, ловкостью, отвагой, горделивым взглядом и осанкой, говорилось: «Сколько Бог даст уловлено будет». Редкими и тогда считались эти птицы (Орлов, 1991).
Рис. 20.14. Пятнистый олень (аборигенная популяция)
Информация по каждому виду, включенному в Красную книгу, содержит краткое морфологическое описание с указанием основных отличий от близкородственных видов, места распространения или обитания, численность в природе и причины ее уменьшения, данные по биологии и экологии вида, принятые и необходимые меры.
Решение о включении конкретного вида растения или животных в Красную книгу (или исключение из нее) принимает Межведомственная комиссия, представленная учеными и специалистами различных министерств и ведомств.
Красные книги республик, краев и областей призваны способствовать усилению охраны редких и исчезающих видов растений и животных непосредственно в регионах.
Включение животного или растения в Красную книгу означает повсеместное изъятие данного вида из хозяйственного оборота и торговли. Закон обязывает природопользователя принять меры по охране и воспроизводству этих видов растений и животных.
Особо охраняемые природные территории
К наиболее эффективным формам охраны биотических сообществ, а также всех природных экосистем следует отнести государственную систему особо охраняемых природных территорий.
Особо охраняемые природные территории (ООПТ) ¾ это участки суши или водной поверхности, которые в силу своего природоохранного и иного значения, полностью или частично изъяты из хозяйственного пользования и для которых установлен режим особой охраны.
Особо охраняемые природные территории, закон о которых был принят Государственной Думой 15 февраля 1995 г., предназначены для поддержания экологического баланса, сохранения генетического разнообразия природных ресурсов, наиболее полного отражения биогеоценотического разнообразия биомов страны, изучения эволюции экосистем и влияния на них антропогенных факторов, а также для решения различных хозяйственных и социальных задач.
Согласно закону различают следующие основные категории указанных территорий:
А) государственные природные заповедники, в том числе биосферные;
Б) национальные парки;
В) природные парки;
Г) государственные природные заказники;
Д) памятники природы;
Е) дендрологические парки и ботанические сады.
Государственные природные заповедники ¾ участки территории, которые полностью изъяты из обычного хозяйственного использования с целью сохранения в естественном состоянии природного комплекса.
По Ф. Р. Штильмарку заповедник есть территория, на которой люди сознательно и добровольно прекращают всякую свою деятельность, всякое вмешательство в природные процессы, чтобы сравнивать последствия такого заповедания с освоенными землями.
В основу природно-заповедного дела положены следующие основные принципы:
¨ создание в заповедниках как своеобразных «эталонах» природы условий, необходимых для сохранения и развития всех видов животных и растений;
¨ поддержание экологического равновесия ландшафтов путем охраны природных экосистем;
¨ возможность изучать эволюцию природных экосистем как в региональном, так и в более широком биогеографическом плане; решать многие аутэкологические и синэкологические вопросы;
¨ сеть заповедных объектов должна отображать широтно-меридиональные, а в горных регионах ¾ высотные закономерности распространения экосистем;
¨ включение в сферу деятельности заповедников социально-экономических вопросов, связанных с удовлетворением рекреационных, краеведческих и иных нужд населения (Бондаренко и др., 1986).
Заповедники рассматривают и как природные комплексы, изъятые из хозяйственного оборота, и как научно-исследовательские учреждения, выполняющие научные, охранительные, культурно-просветительские и иные функции.
В 1997 г. в России насчитывалось 95 заповедников, общей площадью 310,27 тыс. км2, что составляет 1,53% всей территории России. Самые крупные из них Таймырский и Усть-Ленский, площадь каждого из них превышает 1,5 млн га. Уникальны по разнообразию растительного и животного мира нетронутые человеком уголки природы в Тебердинском (рис. 20.16), Алтайском, Кроноцком (Камчатка), Воронежском и других заповедниках нашей страны.
Для сглаживания влияния прилегающих территорий, особенно в зонах с хорошо развитой инфраструктурой, вокруг заповедников создают охранные зоны, где хозяйственная деятельность ограничена.
Биосферные заповедники ¾ входят в состав ряда государственных природных заповедников и используются в качестве фонового заповедно-эталонного объекта при изучении биосферных процессов. В мире в настоящее время создана единая глобальная сеть из более чем 300 биосферных заповедников (в России ¾ 11), которые работают по согласованной программе ЮНЕСКО и ведут постоянные наблюдения за изменением природной среды под влиянием антропогенной деятельности.
Природные национальные парки ¾ одна из новых форм охраны и использования природных экосистем. Национальные парки ¾ это относительно большие природные территории и акватории, где обеспечивается выполнение трех основных целей: экологической (поддержание экологического баланса и сохранение природных экосистем), рекреационной (регулируемый туризм и отдых людей) и научный (разработка и внедрение методов сохранения природного комплекса в условиях массового допуска посетителей). В национальных парках есть и зоны хозяйственного использования.
К самым крупным природным национальным паркам в России относятся «Лосиный остров» (район Санкт-Петербурга), «Сочинский», «Приэльбрусье», «Валдайский», «Русский север» и др. На 1 ноября 1997 г. в России насчитывалось 33 национальных парка общей площадью свыше 66 тыс. км2, что составляет незначительную часть от всей ее территории.
Природные парки ¾ территории, отличающиеся особой экологической и эстетической ценностью, с относительно мягким охранным режимом и используемые преимущественно для организованного отдыха населения. Природные парки ¾ некоммерческие организации, финансируемые за счет бюджетных средств. По своей структуре они более просты, чем национальные природные парки.
Самый крупный природный парк в России ¾ «Русский лес» в Подмосковье. Известны также природный парк «Тургояк» в Челябинской области, на берегу прекрасного озера Тургояк, Мезинский, Днепровский, Днепровско-Деснянский в Украине.
Заказники ¾ территории, созданные на определенный срок (в ряде случаев постоянно) для сохранения или восстановления природных комплексов или их компонентов и поддержания экологического баланса.
В заказниках сохраняют и восстанавливают плотности популяций одного или нескольких видов животных или растений, а также природные ландшафты, водные объекты и др. Существуют ландшафтные, лесные, ихтиологические, орнитологические и другие типы заказников. Например, в Тихвинском районе Ленинградской области расположен заказник «Венский лес», в котором под особую охрану взяты девственные ельники, в то же время охота и туризм не запрещены.
После восстановления плотности популяции видов животных и растений, природного ландшафта и т. д., заказники закрываются.
Памятники природы ¾ уникальные, не воспроизводимые природные объекты, имеющие научную, экологическую, культурную и эстетическую ценность (пещеры, небольшие урочища, вековые деревья, скалы, водопады и др.). Иногда для сохранения ценнейших памятников природы вокруг них создаются специальные заповедники. Например, для сохранения красивейшего каскадного водопада Кивач на р. Суне (Карелия) создан заповедник «Кивач» площадью 102 км2.
На территории, где расположены памятники природы, запрещена любая деятельность, нарушающая их сохранность.
Дендрологические парки и ботанические сады ¾ коллекции деревьев и кустарников, созданные человеком с целью сохранения биоразнообразия и обогащения растительного мира, а также в научных, учебных и культурно-просветительских целях. В дендрологических парках и ботанических садах осуществляются также работы по интродукции и акклиматизации новых для данного региона растений.
Режим особо охраняемых природных территорий охраняется законом. За нарушение режима законодательством Российской Федерации установлена административная и уголовная ответственность.
Проведенные научные исследования и накопленный мировой опыт использования статуса особо охраняемых территорий ¾ этой эффективной формы сохранения природных экосистем, свидетельствуют о необходимости значительного увеличения их площади в ближайшие десятилетия.
20.7. Защита окружающей среды от особых видов воздействий
Защита от отходов производства и потребления
В данном разделе используются следующие основные понятия:
Утилизация (от лат. utilis ¾ полезный) отходов ¾ извлечение из них и хозяйственное использование различных полезных компонентов; утилизация промышленных отходов ¾ их использование в качестве вторичного сырья, топлива, удобрений и т. п.;
Реутилизация ¾ повторная, иногда многократно-последовательная переработка образовавшихся ранее отходов;
Захоронение отходов ¾ помещение их под землю в специально созданные выемки, брошенные угольные шахты и др., в целях исключения возможности их дальнейшего использования и предотвращения попадания загрязняющих веществ в окружающую среду;
Детоксикация (обезвреживание) отходов ¾ освобождение их от вредных (токсичных) компонентов на специализированных установках.
В настоящее время и по масштабам накопления, и по степени негативного воздействия на окружающую среду опасные отходы становятся экологической проблемой века. Поэтому их сбор, удаление, детоксикация, переработка и утилизация ¾ одна из главнейших задач инженерной защиты окружающей среды. Важнейшей задачей является защита среды обитания и от обычных, т. е. нетоксичных отходов. Решение этой проблемы регламентируется Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.) и Федеральным законом «Об отходах производства и потребления» (1998 г.).
В отечественной и мировой практике наибольшее распространение получили следующие методы переработки твердых бытовых отходов (ТБО):
¨ строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки;
¨ сжигание отходов в мусоросжигательных заводах;
¨ компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива);
¨ ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков и др.);
¨ предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов;
¨ пиролиз (высокотемпературный нагрев без доступа воздуха) ТБО при температуре 1700 °С.
По оценке ряда специалистов, на нынешней стадии развития производства, которое в целом характеризуется преобладанием ресурсопотребляющих технологий и огромным накоплением отходов, наиболее приемлемым методом считается строительство полигонов для организованного и санкционированного хранения отходов и частичной их переработки (в основном методом прямого сжигания).
Конструктивные схемы допускают высоту таких полигонов до 60 м и послойное его загружение с помощью бульдозеров, для чего устраивают пологий внешний откос. При определенных условиях (инертность, слабая токсичность) совместно с твердыми бытовыми отходами могут складироваться и промышленные отходы. Особое внимание обращают на гидроизоляцию полигонов, чтобы исключить попадание загрязняющих веществ в подземные воды. Срок полного обезвреживания отходов ¾ 50-100 лет.
Другой, менее распространенный метод переработки твердых бытовых отходов ¾ сжигание их на мусоросжигательных заводах. На сегодняшний день в России работает небольшое число таких заводов (Москва-2, Владивосток, Сочи, Пятигорск, Мурманск и др.). На этих заводах спекание отходов происходит при t = 800-850 °С. Вторая стадия газовой очистки отсутствует, поэтому в золе отработанных отходов отмечается повышенная концентрация диоксинов (0,9 мкг/кг и более) (Национальный доклад…,1991). С каждого кубометра сжигаемых отходов в атмосферу выбрасывается 3 кг ингредиентов (пыль, сажа, газы) и остается 23 кг золы.
На некоторых зарубежных мусоросжигательных заводах реализуется более экологичная двухстадийная очистка отходящих газов, в их составе регламентируется очистка более десяти вредных компонентов, включая дибензодиоксин и дибензофураны (на отечественных заводах ¾ четыре компонента). Режим сжигания предусматривает разложение отходов, в том числе образующихся из пластмасс диоксинов при температуре 900-1000 °С. До сжигания в обязательном порядке (в США, например, это регламентируется законом) производится предварительная сортировка твердых отходов, что на порядок снижает содержание вредных веществ в газах и шлаках.
На заводах по пиролизу ТБО при t = 1700 °С практически утилизируются все материальные и энергетические компоненты, что резко снижает загрязнение окружающей среды. Однако технологический процесс очень трудоемкий, по существу, завод по пиролизу ¾ это доменная печь.
К новейшим отечественным разработкам относится технология комплексной переработки ТБО, предложенная НИИ ресурсосбережения.
Технология предусматривает предварительную механизированную сортировку ТБО (извлечение черных и цветных металлов, выделение части балластных компонентов ¾ стеклобоя, бытовых электробатареек и др., выделение текстильных компонентов и др., для последующего их использования или ликвидации).
Термообработка обогащенной и подсушенной фракции мусора осуществляется при температуре до 1000 °С, обогащенные шлаки перерабатываются и сжигаются в камни строительного назначения, предусматривается двухстадийная современная газоочистка.
Мусороперерабатывающий завод нового типа, работающий по данной комбинированной технологии, дает всего 15% отходов.
Одним из перспективных методов переработки твердых бытовых отходов является их компостирование с аэробным окислением органического вещества. Полученный компост используют в сельском хозяйстве, а не компостируемые бытовые отходы поступают в специальные печи, где термически разлагаются и превращаются в разные ценные продукты ¾ например, в смолу.
И все же следует подчеркнуть, что и у нас в стране и за рубежом основная масса твердых бытовых отходов из-за нехватки полигонов вывозится в пригородные зоны и выбрасывается на свалки. Экологическое состояние свалок явно неудовлетворительное: отходы на них разлагаются, часто загораются и отравляют воздух токсичными веществами, а дождевые и талые воды, просачиваясь через толщу горных пород, загрязняют грунтовые воды.
Складирование и захоронение отходов производится в местах, определяемых решением органов местного самоуправления по согласованию (а потенциально опасных и особо токсичных отходов по разрешению) специально уполномоченных на то государственных органов в области охраны окружающей среды.
Основным направлением ликвидации и переработки твердых промышленных отходов (ТПО) является захоронение их на полигонах, сжигание, в частности, методом высокомолекулярного нагрева без доступа воздуха ¾ пиролиза и складирование в поверхностных хранилищах (шламонакопители, хвостохранилища и др.).
Токсичные твердые промышленные отходы обезвреживают на специальных полигонах и сооружениях. Для предотвращения загрязнения почв и подземных вод, отходы подвергают отверждению цементом, жидким стеклом, битумом, обработке полимерными вяжущими и т. д.
Выбор земельных участков для захоронения производится с соблюдением «Санитарных правил о порядке накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов» и СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов». Полигоны запрещено размещать в сильно заболоченных местах, на территориях зеленых зон городов, в зонах санитарной охраны курортов, в зоне питания подземных источников питьевой воды, в зонах активного карста, оползней, селевых потоков, снежных лавин.
В случае особенно токсичных промышленных отходов их захоронение производят на специальных полигонах (рис. 20.17, по С. В. Белову и др., 1991) в котлованах глубиной до 12 м в специальной таре и рабочих железобетонных емкостях.
Рис. 20.17. Полигон «Красный бор» для переработки и захоронения
токсичных промышленных отходов
В стратегическом плане, по мнению многих ученых и специалистов, проблема отходов должна решаться на месте их образования путем внедрения ресурсовозобновляющих технологий (РВТ), обеспечивающих минимизацию промвыбросов и выхода отходов.
Концепция ресурсовозобновляющих технологий впервые была предложена еще в 60-х гг. А. Нагорным. В настоящее время в г. Запорожье (Украина) строится первый в мире завод РВТ производительностью по ТБО ¾ 1000-1500 т/сут. РВТ имеет узлы геохимической, физико-химической и биотехнологической обработки отходов. Вторичные ресурсы найдут применение в качестве биотоплива, металлолома, стройматериалов и т. д.
В развитие концепции РВТ А. Семенов и И. Максимов (1995) предлагают создать экозащитные системы нового поколения ¾ многопрофильные комбинаты «Экополигон», способные совместно перерабатывать все виды антропогенных отходов данного города и региона. При этом более 80% отходов превращаются во вторичные ресурсы и биосферные вещества, восстанавливается качество окружающей природной среды путем санирования (оздоровления) старых свалок и других мер.
По мнению авторов, данный вариант решения проблемы отходов, в основе которого лежит теория трофо-энергетического функционирования экосистем и круговорота веществ, позволяет:
¨ использовать экологически безопасные технологические процессы;
¨ исключить прямое сжигание органических веществ;
¨ обеспечить совместимость конечных продуктов с биосферой и включение их в круговорот веществ в природе;
¨ перекрыть затраты и издержки производства за счет реализации вторичных ресурсов, отдельных видов промышленной продукции, платы за отходы, предотвращения ущерба окружающей среде.
Очень важной и пока еще не решенной проблемой является обезвреживание и захоронение радиоактивных и диоксиносодержащих отходов. Общепризнанно, что избавление человечества от этих отходов ¾ одна из самых острых экологических проблем.
В нашей стране действуют несколько законодательных и нормативно-правовых норм, определяющих использование, хранение и захоронение радиоактивных отходов, в частности нормы радиационной безопасности (НРБ-76/87). Правовые основы обеспечения радиационной безопасности в России определены в Федеральном законе «О радиационной безопасности населения» (1995 г.).
Наиболее разработанными методами утилизации муниципальных радиоактивных отходов, т. е. отходов, не связанных с деятельностью АЭС и военно-промышленного комплекса, являются цементирование, остекловывание, битуминирование, сжигание в керамических камерах и последующее перемещение продуктов переработки в специальные хранилища («могильники»).
На специальных комбинатах и пунктах захоронения радиоактивные отходы сжигают до минимальных размеров в прессовочной камере. Полученные брикеты помещают в пластиковые бочки, заливают цементным раствором и отправляют в хранилища («могильники»), врытые в землю на 5-10 м. По другой технологии их сжигают, превращают в пепел (золу), упаковывают в бочки, цементируют и отправляют в хранилища.
Для утилизации жидких радиоактивных отходов используют методы остекловывания, битуминирования и др. При остекловывании при температуре 1250-1600 °С образуются гранулированные стекла, которые также заковывают в цемент и в бочки, а затем отправляют в хранилища. Однако, по мнению многих специалистов, долговечность бочек-контейнеров сомнительна.
Всего в России действуют 16 спецкомбинатов и пунктов захоронения муниципальных отходов. Один из них ¾ НПО «Радон», расположенный в 100 км от Москвы, где перерабатывается ежегодно 3000 м3 твердых и 350 м3 жидких радиоактивных отходов (Кузнецова, 1995).
В 1993 г. проведена первая в стране инвентаризация мест хранения и захоронения радиоактивных отходов и разработан «Порядок осуществления экологического контроля за охраной окружающей среды при производстве, использовании, захоронении радиоактивных материалов». В настоящее время сбор, хранение и мониторинг хранения радиоактивных отходов строго регламентирован.
Тем не менее практически все существующие способы утилизации и захоронения радиоактивных отходов не решают проблему кардинально и, как отмечает А. Я. Яблоков (1995), не видно приемлемых путей их решения. Особенно это касается утилизации и захоронения радиоактивных отходов АЭС и ядерных военных производств и в первую очередь тех из них, которые относят к категории особо опасных (высокоактивных). По некоторым сведениям, их накопилось в мире более 1200 т и объем их ежегодно увеличивается.
Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) считает предпочтительным захоронение радиоактивных отходов в твердом и отвержденном виде, однако не исключает возможности захоронения и жидких отходов путем перевода их в геологические формации.
Так, например, разработан метод захоронения особо опасных радиоактивных отходов в подземные емкости некоторых геологических формаций (массивы каменной соли, скальных пород и др.) на глубину не менее 600 м. Однако этот метод не является экологически безопасным, и ученые ищут другие более приемлемые и надежные способы.
Научные коллективы Российского космического агентства и ряд других сформировали два основных возможных направления локализации высокоактивных радиоактивных отходов:
1. Удалить их навечно, без возможного возврата на Землю, в космическое пространство, за пределы Солнечной системы или на околосолнечные орбиты. Такую идею в свое время выдвигали российские и американские ученые.
2. Ликвидировать физические радиоактивные изотопы, произвести резкое ускорение их превращения, в первую очередь долгоживущих в стабильные, т. е. провести процесс трансмутации.
К таким изотопам относятся: нептуний-237, углерод-14, техниций-99, цезий-135, цирконий-93.
Эти направления, сформулированные Л. Катерняком в работе «Избавит ли конверсия Землю от радиоактивных отходов» (1995) вызывают неоднозначную оценку. К тому же ст. 50 Закона РСФСР «Об охране окружающей природной среды» (1991) прямо запрещалось размещение радиоактивных отходов путем отправки их в космическое пространство или затопление.
Активная борьба с другими весьма опасными диоксиносодержащими отходами ведется в США, Японии, странах Западной Европы. По данным печати, в этих странах запрещено использование нескольких десятков диоксиносодержащих веществ, а также низкотемпературное сжигание мусора; изменяются технологии, например, производства бумаги, внедряется повсеместный строжайший контроль за содержанием диоксинов в промышленной продукции, отходах и продуктах.
Для борьбы с диоксиносодержащими отходами в нашей стране важное значение имело принятие летом 1993 г. проекта первого этапа федеральной программы «Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов».
В настоящее время в Российской Федерации утверждены нормы предельно допустимых концентраций для диоксинов ¾ 0,5 пг/м3 (в пересчете на 2,3,7,8 ¾ ТХДД). Разработаны и внедрены (на водопроводах Уфы и Москвы) технологии очистки воды от диоксинов сорбцией на гранулированных активных углях (ГАУ).
Проблема борьбы с диоксинами осложняется отсутствием в достаточном количестве современной аналитической аппаратуры, малым числом специальных лабораторий, недостаточной обученностью персонала, высокой стоимостью приборов зарубежных фирм и т. д.
Решение весьма сложной проблемы защиты окружающей среды от радиоактивных, диоксиносодержащих и других опасных отходов требует дальнейшей концентрации усилий, специалистов разного профиля и огромных капиталовложений.
Защита от шумового воздействия
Как и все другие виды антропогенных воздействий, проблема загрязнения среды шумом имеет международный характер. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), учитывая глобальный характер шумового загрязнения окружающей среды, разработала долгосрочную программу по снижению шума в городах и населенных пунктах мира.
В России защита от шумового воздействия регламентируется Законом РФ «Об охране окружающей среды» (ст. 55), а также постановлениями правительства о мерах по снижению шума на промышленных предприятиях, в городах и других населенных пунктах.
Защита от шумового воздействия ¾ очень сложная проблема, и для ее решения необходим комплекс мер: законодательных, технико-технологических, градостроительных, архитектурно-планировочных, организационных и др.
Для защиты населения от вредного влияния шума нормативно-законодательными актами регламентируется его интенсивность, время действия и другие параметры. Госстандартом установлены единые санитарно-гигиенические нормы и правила по ограничению шума на предприятиях, в городах и других населенных пунктах. В основу норм положены такие уровни шумового воздействия, действие которых в течение длительного времени не вызывают неблагоприятных изменений в организме человека, а именно 40 дБ днем и 30 ¾ ночью. Допустимые уровни транспортного шума установлены в пределах 84-92 дБ и со временем будут снижаться.
Технико-технологические меры сводятся к шумозащите, под которой понимают комплексные технические меры по снижению шума на производстве (установка звукоизолирующих кожухов станков, звукопоглощение и др.), на транспорте (глушители выбросов, замена колодочных тормозов на дисковые, шумопоглощающий асфальт и др.).
На градостроительном уровне защита от шумового воздействия может быть достигнута следующими мероприятиями (Швецов, 1994):
¨ зонированием с выносом источников шумов за пределы застройки;
¨ организацией транспортной сети, исключающей прохождение шумных магистралей через жилые застройки;
¨ удалением источников шума и устройством защитных зон вокруг и вдоль источников шумового воздействия и организацией зеленых насаждений;
¨ прокладкой магистралей в туннелях, устройством шумозащитных насыпей и других поглощающих шум препятствий на путях распространения шума (экраны, выемки, кавальеры).
Архитектурно-планировочные меры предусматривают создание шумозащитных зданий, т. е. таких зданий, которые обеспечивают помещениям нормальный акустический режим с помощью конструктивных, инженерных и других мер (герметизация окон, двойные двери с тамбуром, облицовка стен звукопоглощающими материалами и др.).
Определенный вклад в защиту среды от шумового воздействия вносят запрещения звуковых сигналов автотранспортом, авиаполетов над городом, ограничение (или запрещение) взлетов и посадок самолетов в ночное время и другие организационные меры.
Однако указанные меры вряд ли дадут должный экологический эффект, если не будет понято главное: защита от шумового воздействия ¾ проблема не только техническая, но и социальная. Необходимо воспитывать звуковую культуру (Бондаренко, 1985) и осознанно не допускать действий, которые способствовали бы возрастанию шумового загрязнения среды.
Защита от электромагнитных полей и излучений
Защита от электромагнитных полей и излучений в нашей стране регламентируется Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.), а также рядом нормативных документов («Временные санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых радиотехническими объектами» ВСН 2963-84) и др.
Основной способ защиты населения от возможного вредного воздействия электромагнитных полей от линий ЛЭП ¾ создание охранных зон шириной от 15 до 30 м в зависимости от напряжения ЛЭП. Данная мера требует отчуждения больших территорий и исключения их из пользования в некоторых видах хозяйственной деятельности.
Уровень напряженности электромагнитных полей снижают также с помощью устройства различных экранов, в том числе из зеленых насаждений, выбора геометрических параметров ЛЭП, заземления тросов и других мероприятий. В стадии разработки находятся проекты замены воздушных линий ЛЭП на кабельные и подземной прокладки высоковольтные линии.
Для защиты населения от неионизирующих электромагнитных излучений, создаваемых радиотелевизионными средствами связи и радиолокаторами также используется метод защиты расстоянием. С этой целью устраивают санитарно-защитную зону, размеры которой должны обеспечить предельно допустимый уровень напряженности поля в населенных местах. Коротковолновые радиостанции большой мощности (свыше 100 кВт) размещают вдали от жилой застройки, вне пределов населенного пункта.
Концепция нормирования электромагнитных полей и излучений предусматривает (Государственный доклад…, 1995):
¨ выработку единой системы нормативных значений предельно допустимых уровней электромагнитных полей и излучений;
¨ защиту природных ресурсов от потерь, обусловленных действием этих полей на различные компоненты природной среды;
¨ предотвращение значительных функциональных нарушений экосистем в результате прямого или косвенного воздействия полей на те или иные компоненты этих систем.
По мнению В. В. Плотникова (1985), в интересах охраны здоровья человека полезно продумать не только меры защиты живых систем от антропогенных электромагнитных полей, но и возможности практического использования защитных свойств самих экосистем.
Защита от негативного биологического воздействия
Предупреждение, своевременное выявление, локализация и устранение биологического загрязнения достигается комплексными мерами, связанными с противоэпидемической защитой населения. В число мер входят санитарная охрана территории, введение в необходимых случаях карантина, постоянный эпиднадзор за циркуляцией вирусов, эколого-эпидемиологические наблюдения, слежение и контроль за очагами опасных вирусных инфекций.
С экологической точки зрения существенно важно предварительное обоснование и прогнозирование возможных последствий, в частности, интродукции и акклиматизации новых для данной территории видов растений и животных (Малашевич, 1987).
Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002 г.) требует строгого соблюдения нормативов допустимой концентрации в природной среде микробов, грибков, вирусов и иных видов микроорганизмов и биологических веществ. Этим же законом запрещается применение и разведение биологических объектов, не свойственных природе соответствующего региона, а также полученных искусственным путем, без разработки мер предотвращения их неконтролируемого размножения.
В организационном плане требуются срочные меры по организации в России вирусологической службы.
Важное значение для обеспечения биобезопасности и сохранения биоразнообразия имеют также профилактические меры по недопущению переноса генетической информации от домашних форм к диким видам и сокращению риска генетического загрязнения генофонда редких и исчезающих видов.
Согласно «Экологической доктрине Российской Федерации» (2002 г.) для предотвращения террористических актов, вызывающих ухудшение экологической обстановки и деградацию природной среды, необходимо в частности:
¨ предотвращение ввоза и распространения видов живых организмов, вызывающих нарушения в экосистемах, вредителей, переносчиков и возбудителей заболеваний;
¨ создание систем оповещения и ликвидации последствий экологического терроризма.
1. Перечислите основные направления инженерной защиты окружающей среды.
2. Почему создание даже самых совершенных очистных сооружений не решает проблему загрязнений окружающей среды?
3. Оцените роль малоотходных и безотходных технологий в защите среды обитания от загрязнения.
4. При решении каких прикладных экологических вопросов находит применение биотехнология?
5. Что понимают под качеством окружающей среды?
6. Какова роль и значение экологического нормирования?
7. Что представляет собой ПДК и другие экологические нормативы?
8. Объясните понятие «экологическая емкость территории».
9. С помощью какого экологического норматива устанавливают пределы хозяйственной нагрузки на природные комплексы и ресурсы?
10. Охарактеризуйте современные методы пылегазоочистки.
11. В чем суть оборотного водоснабжения?
12. Каким образом очищают сточные воды? Назовите метод, который является завершающим в системе очистки сточных вод.
13. Что такое зоны санитарной охраны (ЗСО)?
14. Как предотвращают истощение запасов пресных подземных вод?
15. Как защищают почвы от эрозии и заболачивания, загрязнения и вторичного засоления?
16. Что вы знаете об очагах беспестицидного земледелия?
17. Какие экологические принципы положены в основу рационального использования недр?
18. Что такое рекультивация земель?
19. В чем заключается стратегическая линия защиты и рационального использования оползневых, селевых, закарстованных и других массивов горных пород?
20. Как сохраняют численность и популяционно-видовой состав растений?
21. При соблюдении каких принципов промысел и охота становятся активной формой охраны животных и способствуют оздоровлению их популяций?
22. Что означает включение видов животных и растений в Красную книгу?
23. Что такое особо охраняемые природные территории (ООПТ)? Объясните разницу между их основными категориями.
24. Как перерабатывают твердые бытовые и промышленные отходы?
25. Расскажите, какая борьба ведется с особо опасными радиоактивными и диоксиносодержащими отходами.
26. Назовите комплекс мер для защиты от шумового воздействия.
27. В чем суть основного метода защиты от электромагнитных полей и излучений?
28. Как защищают население и биотические сообщества от биологического загрязнения?