Защита почвы от прогрессирующей антропогенной деградации

ВВЕДЕНИЕ
Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн км 2 , или 86,5% суши. Из них пахотно-пригодными, по различным оценкам, являются 25-35 млн км 2 , из которых используются около 15 млн км 2 . Сенокосы и пастбища занимают 37,4 млн км 2 . Земельный фонд России в 2002 г. был равен 1709,6 млн га, в том числе, слн га: земли сельскохозяйственного назначения – почти 400, т.е. около ¼ его общей площади; пашня ~125; пастбища – 61,75; сенокосы – 23,6; многолетние плодовые насаждения – 2,0. Земельные ресурсы России сельскохозяйственного назначения, в первую очередь для земледелия, находятся в весьма различных условиях. В частности, территории вечной мерзлоты занимают более 60% общей площади страны, однако свыше половины мировых запасов чернозема также принадлежит России. Земельный фонд неравномерно распределен по регионам. Доля пашни в них изменяется от 5 до 70-85%. При этом распашка более половины территории считается превышающей разумные пределы. Особенно данное обстоятельство проявляется в Центральном Черноземье, на Северном Кавказе и в Поволжье. В целом в настоящее время антропогенное воздействие на процессы эрозии почв по масштабам и последствиям сравнимо с геологическим, особенно в ареалах интенсивного хозяйствования людей и невысокого уровня противоэрозионных мероприятий. Факторы этого деградационного воздействия многообразны [1].
Актуальность. В связи со стремительным ростом числа и мощности промышленных предприятий, потребительским отношением человека к природе увеличивается негативное воздействие на окружающую среду и здоровье людей от вредных составляющих вредных выбросов, удобрений, растет количество бытовых и промышленных отходов, а следовательно, требуется кардинальное решение проблемы защиты почв от вредного антропогенного влияния и сохранения среды обитания человека. Для этого необходим всеобъемлющий подход, который позволяет рассмотреть в комплексе тенденции и проблемы деградации почв с учетом потребностей общества и последних достижений науки в данной области [2].
Цель работы:
– углубить теоретические знания в области экологии;
– освоить практические навыки сбора, анализа и осмысления информации в сфере экологии.
1 Проблема загрязнения почвы1.1 Основные виды деградации почвДеградация почв – это совокупность процессов, которые приводят к изменению функций почвы, количественному и качественному ухудшению её свойств, постепенному ухудшению и утрате плодородия [3].
Выделяются следующие наиболее существенные типы деградации почв:
· технологическая (в результате долгого использования);
· эрозия почвы;
· засоление;
· заболачивание;
· загрязнение почв;
· опустынивание.
остановимся поподробнее на каждом из этих факторов.
Эрозия почвы – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов почвы в результате действия воды и ветра. Часто, особенно в зарубежной литературе, под эрозией понимают любую разрушительную деятельность геологических сил, таких, как морской прибой, ледники, гравитация; в таком случае эрозия выступает синонимом денудации. Для них, однако, существуют и специальные термины: абразия (волновая эрозия), экзарация (ледниковая эрозия), гравитационные процессы, солифлюкция и т. д. Такой же термин (дефляция) используется параллельно с понятием ветровая эрозия, но последнее гораздо более распространено [4].По скорости развития эрозию делят на нормальную и ускоренную. Нормальная имеет место всегда при наличии сколько-либо выраженного стока, протекает медленнее почвообразования и не приводит к заметным изменением уровня и формы земной поверхности. Ускоренная идет быстрее почвообразования, приводит к деградации почв и сопровождается заметным изменением рельефа.
По причинам выделяют естественную и антропогенную эрозию. Следует отметить, что антропогенная эрозия не всегда является ускоренной, и наоборот.
Ветровая эрозия. Это разрушающее действие ветра: развевание песков, лесов, вспаханных почв; возникновение пыльных бурь; шлифовка скал, камней, строений и механизмов твердыми частицами, переносимыми силой ветра. Ветровая эрозия подразделяется на два типа:· 1) повседневная;· 2) пыльные бури.
Начало пыльной бури связано с определенными скоростями ветра, однако из-за того, что летящие частицы вызывают цепную реакцию отрыва новых частиц, окончание её происходит при скоростях существенно меньших.
Наиболее сильные бури имели место в США в 1930-е годы («Пыльный котёл») и в СССР в 1960-е годы, после освоения целины. Чаще всего пыльные бури связаны с нерациональной хозяйственной деятельностью человека, а именно – массированной распашкой земель без проведения почвозащитных мероприятий.
Водная эрозия. Химическое воздействие поверхностных вод, к которым относятся и воды рек, минимально. Основной причиной эрозии является механическое воздействие на горные породы воды и переносимых ею обломков, ранее разрушенных пород. При наличии в воде обломков эрозия резко усиливается. Чем больше скорость течения, тем более крупные обломки переносятся, и тем интенсивнее идут эрозионные процессы. Оценить устойчивость почвы или грунта к действию водного потока можно по критическим скоростям:
Неразмывающая скорость – максимальная скорость потока, при которой не происходит отрыва и перемещения частиц.
Размывающая скорость – минимальная скорость потока, при которой начинается непрекращающийся отрыв частиц. Для почв и полидисперсных грунтов понятие неразмывающей скорости не имеет физического смысла, поскольку даже при самых низких скоростях происходит вынос наиболее мелких частиц. При турбулентном потоке отрыв частиц происходит при максимальных пульсационных скоростях, поэтому увеличение амплитуды колебания скорости потока вызывает уменьшение критических скоростей для данного грунта. К настоящему времени площадь эродированных и подверженных эрозии сельскохозяйственных угодий составляет по России 124 млн. га (56% от общей площади сельскохозяйственных угодий). Деградации земель, потери их плодородия и закислению способствуют неправильная распашка с применением тяжелой техники, нарушение естественного растительного покрова, применение пестицидов и других ядохимикатов, проезд автотранспорта, перевыпас, сведение лесов, минерализация грунтовых вод, пожары, освоение месторождений полезных ископаемых [5].
Площадь эродированных земель увеличивается ежегодно из-за растущей антропогенной нагрузки и неэффективности мер по предотвращению их деградации. Так, ежегодные потери гумуса по России составляют 84 млн. т, на 250-300 тыс. га в год растут площади эродированных черноземов. Только в Астраханской области площадь деградированных пастбищ составила 1,3 млн. га,
Засоленная почва характеризуется наличием в верхних горизонтах легкорастворимых солей в количествах, препятствующих развитию большинства растений, за исключением галофитов (солерос, солянка, сведа, петросимония, аджерек, кермек и др.), которые также не образуют сомкнутого растительного покрова. Формируются в аридных или полуаридных условиях при выпотном водном режиме, характерны для почвенного покрова степей, полупустынь и пустынь. Распространены в Центральной Африке, Азии, Австралии, Северной Америке; в бывшем СССР – в Прикаспийской низменности, Степном Крыму, Казахстане и Средней Азии.Болото (также топь, трясина) – участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и низкой плодородностью почвы, выходом на поверхность стоячих или проточных грунтовых вод, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, если меньше, то это заболоченные земли. Болота являются составной частью гидросферы. Первые болота на Земле образовались на стыке силура и девона 350–400 млн лет назад. Чаще встречаются в Северном полушарии, в лесах. В России распространены на севере Европейской части, в Западной Сибири, на Камчатке. В Белоруссии и на Украине болота сконцентрированы в Полесье (так называемые Пинские болота). Исследования природы болот начал ещё М. В. Ломоносов, большой вклад внёс советский ботаник В. С. Доктуровский, создатель руководства по болотоведению.
Опустынивание – деградация земель в аридных, полуаридных (семиаридных) и засушливых (субгумидных) областях земного шара, вызванное как деятельностью человека (антропогенными причинами), так и природными факторами и процессами. Термин «климатическое опустынивание» был предложен в 1940-х годах французским исследователем Обервилем. Понятия «земля» в данном случае означает биопродуктивную систему, состоящую из почвы, воды, растительности, прочей биомассы, а также экологические и гидрологические процессы внутри системы. Деградация земель -- снижение или потеря биологической и экономической продуктивности пахотных земель или пастбищ в результате землепользования. Характеризуется иссушением земли, увяданием растительности, снижением связанности почвы, в результате чего становится возможной быстрая ветровая эрозия и образование пылевых бурь. Опустынивание относится к труднокомпенсируемым последствиям климатических изменений, так как на восстановление одного условного сантиметра плодородного почвенного покрова уходит в аридной зоне в среднем от 70 до 150 лет [6].
1.2 Факторы деградации почвОсновные факторы деградации почв, вызывающие ее эрозию, – сельскохозяйственные и промышленные. К первым относятся уменьшение площади лесов, вторичное засоление почв, их опустынивание, нерациональное ведение сельскохозяйственных работ, использование пестицидов. Вторые обусловлены разработкой полезных ископаемых, загрязнением токсинами, наличием водохранилищ, подтоплением почв, размыванием морских побережий, кислотными дождями и т.д. Рассмотрим перечисленные факторы.
Загрязнение пестицидами
В отличие от загрязнения атмосферы и воды, загрязнение почвы носит только техногенный характер. Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации (уничтожению плодородного слоя почвы - гумуса). Одним из главных загрязнителей почвы являются пестициды, применяемые для борьбы с сорняками.
Открытие пестицидов химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га наносится 1300 кг химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве борьба с переносчиками болезней почти повсеместно отличается снижением эффективности, вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 10,3% или 15 тыс. видов. У 1250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена [7].
Многолетнее применение пестицидов приводит не только к деградации и засолению земель (только в Дагестане, лидировавшем по применению пестицидов по РСФСР, площадь засоленных земель составила около 1 млн. га), но и к накапливанию отравляющих веществ в организме людей, что приводит к различного рода опасным заболеваниям. На территории России сегодня скопилось столько ядохимикатов, что ими можно отравить все население Земли. Регионы со значительным загрязнением почвы пестицидами - Московская и Иркутская области, со средним загрязнением - Центральночерноземный район, Приморский край, Северный Кавказ, Курская область.
Кислые атмосферные дожди
Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
Загрязнение промышленными отходами
Возрастает загрязненность почв промышленными выбросами и отходами. Ежегодно увеличивается площадь земель, отведенных под свалки. Проблема отходов для России (как, впрочем, для всего мира) становится практически неразрешимой.
В России с учетом отходов горнодобывающей, металлургической, химической, целлюлозно-бумажной отраслей промышленности на конец 1992 г. скопилось около 120 млрд. т отходов (в 1986 г. их было 65 млрд. т). Ежегодно к этому количеству добавляется 10 млрд. т. Только у энергетиков ежегодно скапливается 100 млн. т золы и шлаков, общая площадь земель, занятых под золоотвалы, составляет 19,4 тыс. га. Наибольшее количество отходов (около 80%), содержащих соли тяжелых металлов, соединений мышьяка и другое, образуется на металлургических и агрохимических предприятиях. Большой объем бытовых отходов дают все крупные города [8].
1.3 Антропогенная деградация почвДеградация почв - явление столь же естественное, сколь и социальное. По определению Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), деградация почв – антропогенный процесс снижения способности почв обеспечивать существование людей. Явление деградации почв состоит из множества локальных проблем, складывающихся в общемировую мозаику.
В проблеме деградации почвенного покрова многочисленные и разнообразные локальные вопросы складываются в глобальную проблему. Деградация педосферы – одна из самых серьезных, долгосрочных, общемировых проблем, стоящих перед человечеством, потому что она играет столь важную роль в функционировании экосферы, и потому также, что она - один из важнейших факторов в проблеме обеспечения населения мира продовольствием.
Деградацию почв можно охарактеризовать как “ползучую”, как процесс, постепенно и потому незаметно ухудшающий их состояние
Глобальная оценка деградации почв (Global Assessment of Soil Degradation - GLASOD), была выполнена ЮНЕП. Согласно оценке, только малонаселенные районы бореальных лесов и пустынь не затронуты антропогенной деградацией почв. По оценке ЮНЕП, 15% деградированных сельскохозяйственных земель относятся к категории “сильно деградированных”. Это почвы, у которых исходные биотические функции - превращать биогенные вещества в формы, ассимилируемые растениями - преимущественно разрушены, и они более непродуктивны. Эти почвы столь сильно деградированы, что их восстановление или невозможно, или же трудно достижимо из-за технических сложностей и крайне высокой цены такой работы. Например, восстановление богарных (неполивных) почв в США обходится в среднем в 4000 американских долларов на гектар. Другая часть деградированных почв (46%) относится к категории “умеренно деградировавших”, со значительно сократившейся продуктивностью [9].
Деградация почв происходит вследствие различных причин антропогенного характера. Водная и ветровая эрозия почв - важнейшие процессы, распространенные на 84% деградировавших почв. К другим основным процессам деградации можно отнести ухудшение структуры почвы, ее техногенное загрязнение, засоление, заболачивание и подтопление. Основные причины деградации почв мира: сведение лесов, главным образом для сельского хозяйства; перевыпас скота; несовершенное и неправильное сельское хозяйство; переэксплуатация почв. Категории эти не имеют четких границ и переходят одна в другую.
Как и в целом для мира, почвы на территории России значительно деградированы, при этом географическое распределение степени деградации неравномерное.
В России преобладают следующие процессы деградации почв:
1) Снижение содержания гумуса (дегумификация);
2) Обесструктуривание, в том числе уплотнение из-за использования тяжелой сельскохозяйственной техники;
3) Водная эрозия;
4) Ветровая эрозия, или дефляция;
5) Техногенное подкисление (выбросами промышлености и от удобрений);
6) Загрязнение пестицидами;
7) Промышленное загрязнение (вокруг крупных городов и мест горно-добывающей промышленности);
8) Деградация вечной мерзлоты;
9) Заболачивание и подтопление;
10) Вторичное засоление.
В особенности следует отметить, что около 2/3 всей пашни России располагается на черноземах различных типов, то есть исходно на богатейших, наиболее плодородных почвах мира. Качество этих почв весьма сильно ухудшилось, как это демонстрируют данные для черноземов Русской равнины, с интервалом в 100 лет (таблица 1).
Таблица 1 – Изменение содержания гумуса в пахотном слое (0-30 см) черноземов центральной части Русской равнины за 1881-1981 гг. [10]
Таким образом, за сто лет эксплуатации почв и концентрация, и запасы гумуса существенно уменьшились. Запасы гумуса сократились примерно на одну четверть. Несмотря на то, что почвенный ресурс относиться к возобновимыми ресурсам планеты, но интенсивное использование данного ресурса не способствует его восстановлению. Строго говоря, вследствие малых скоростей естественных процессов по сравнению с антропогенными, этот ресурс в большинстве ситуаций может рассматриваться как невозобновимый. Использование почв зачастую приводит к ухудшению их природных свойств, то есть к их деградации.
2 Мероприятия по защите почв от негативного влияния антропогенного воздействия2.1 Защита земель и почв от загрязнения промышленными и бытовыми отходамиОсновные источники загрязнения почвы – осаждение выбросов промышленных предприятий и средств транспорта, а также загрязнения от мест ликвидации и захоронения промышленных и бытовых отходов. Защита почв от загрязнения имеет специфические особенности.
При защите почв от загрязнения нужно учитывать, что в почве происходит накопление веществ, поскольку она является малоподвижной средой и миграция загрязнений в почве происходит гораздо медленнее, чем в атмосфере и гидросфере; влияние загрязнения почвы на человека проявляется косвенно через качество сельскохозяйственной продукции, а влияние на фауну и флору — непосредственное; характер и степень влияния загрязнения почв на человека и биосферу изучено гораздо в меньшей степени, чем влияние загрязнений атмосферы и гидросферы.
Защита почвы достигается путем снижения процессов седиментации веществ из атмосферы и рационального использования удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве.
Внесение удобрений компенсирует изъятие растениями из почвы фосфора, калия и других веществ. Однако вместе с удобрениями, содержащими эти вещества, в почву вносятся тяжелые металлы и соединения, которые содержатся в удобрениях как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Выведение этих примесей из удобрений — трудоемкий и дорогой процесс. Особую опасность представляет использование в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств.
Для защиты земель используют сбор отходов и их последующую утилизацию или организованное захоронение. Правовые основы обращения с отходами определяются ФЗ "Об отходах производства и потребления" (1998) [11], который преследует две цели:
— предотвращение вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду;
— вовлечение отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья.
Сейчас технически невозможно использовать 2/3 образующихся отходов, причем капитальные вложения при переработке вторичного сырья примерно в 4 раза меньше, чем первичного.
Твердые промышленные отходы (ТПО). Большая доля в общем объеме твердых отходов принадлежит металлическим отходам. Вторичные ресурсы металлов складываются из лома (43 %) и отходов (57 % ). Ломом называют изношенные и вышедшие из употребления детали и изделия из металлов. Отходы — металлы, получаемые при механической обработке отливок и других заготовок, а также не поддающийся исправлению брак в процессе производства.
Основные операции первичной переработки металлоотходов — сортировка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов. Разделка лома состоит в удалении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, пакетирование и брикетирование на прессах. Брикетированию подвергается сухая неокисленная стружка одного вида, не содержащая посторонних примесей. Каждая партия металлоотходов должна сопровождаться удостоверением о взрывобезопасности и безвредности.
Отходы древесины широко используются для изготовления древесно-стружечных плит.
В РФ за счет использования вторичного сырья производится 30 % стали, 25 % бумаги, 20 % цветных металлов. Однако существуют пределы в утилизации отходов. По мере увеличения доли вторичного сырья в материальных циклах идет накопление примесного вещества. Например, в стали, выплавленной из металлолома, накапливается медь, цинк, кобальт. При увеличении степени утилизации отходов требуются большие затраты энергии на очистку и сепарацию данного вида отхода. Из этой закономерности следует вывод о принципиальной недостижимости 100 % -ной утилизации отходов, создания абсолютно безотходного производства.
На большинстве предприятий пластмассы и древесные отходы входят в состав промышленного мусора, при этом разделение мусора на отдельные его компоненты оказывается экономически нецелесообразным. В настоящее время создаются новые технологии обработки, утилизации и ликвидации промышленного мусора. Качественный и количественный состав промышленного мусора любого предприятия примерно стабилен, поэтому технология переработки мусора разрабатываются применительно к конкретному предприятию.
В соответствии с Санитарными правилами «Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов» [12], промышленные отходы подразделяются на четыре класса:
I — класс чрезвычайно опасные (наличие в отходах ртути, хромово­кислого калия, оксида мышьяка и других токсичных веществ);
II класс — высоко опасные (наличие хлористой меди и никеля, азотистого свинца, сурьмы и др.);
III класс — умеренно опасные (наличие, например, сернокислой меди, оксида свинца, четыреххлористого углерода);
IV класс — мало опасные.
Примерный перечень компонентов неутилизируемых твердых промышленных отходов и их содержание, % масс, приведен ниже:
Нефтесодержащие отходы 9,5
Гальваношламы 0,6
Отходы лакокрасочных материалов 0,3
Отходы бумаги 5,8
Древесные отходы 42,8
Отходы полимерных материалов 1,8
Отходы резины 1,4
Отходы стекла 1,6
Текстильные отходы 0,4
Производственный мусор 35,8
Руководитель объекта экономики обязан организовать сбор, временное хранение отходов на территории предприятия, рассчитать норматив образования отходов, согласовать лимит на размещение отходов и составить паспорт опасных отходов [12].
Обработку твердых отходов целесообразно проводить в местах их образования, что сокращает затраты на погрузочно-разгрузочные работы, снижает безвозвратные потери при перевалке и транспортировке. Нетоксичные отходы используются для засыпки оврагов, в качестве изолирующего материала на свалках бытовых отходов, при строительстве дорог и дамб. Часть токсичных отходов слаборастворимых в воде III и IV классов опасности допускается для совместного складирования и сжигания с твердыми бытовыми отходами при условии соблюдения санитарно-гигиенических требований.
Токсичные промышленные отходы должны подвергаться обработке на специальном региональном полигоне, где осуществляют прием, учет и сбор токсичных отходов, их обезвреживание и захоронение.
Наиболее распространенными методами обезвреживания отходов в настоящее время являются:
— для отходов органического происхождения — сжигание при высоких температурах 900... 1100 °С (при наличии галогеносодержащих соединений до 1200... 1400 °С); при этом методе большая часть всех токсичных отходов обезвреживается , а объем несгоревших остатков может быть дове­ден до 10 % их первоначального объема;
— для неорганических веществ — физико-химическая обработка, которая приводит к образованию безвредных, нерастворимых в воде соединений.
Твердые бытовые отходы (ТБО). Морфологический состав городских ТБО (%) приведен ниже:
Бумага, картон 38,2
Пищевые отходы 36,5
Дерево, листья 1,8
Текстиль 4,9
Кожа, резина 0,6
Прочие полимерные материалы 7,0
Кости 1,0
Металл черный и цветной 3,7
Стекло 4,4
Камни, керамика 0,7
Прочие 0,2
В мировой практике известно более 20 методов переработки ТБО. Наибольшее практическое распространение получили следующие методы: складирование на свалке или полигоне, сжигание, компостирование, комплекс компостирования и сжигания [13].
2.2 Защита от энергетических потоков и радиоактивных отходовЗащита от шума и вибраций. Для защиты от шума широкое распространение получили экраны, устанавливаемые на местности, и глушители шума систем выбросов газов в окружающую среду. Эффективны также лесопосадки, рельеф местности и т. п.
Защита от вибраций достигается в основном путем виброизоляции и вибродемпфирования источников вибрации, а также путем применения на местности виброзащитных экранов.
Защита от теплового загрязнения. В большинстве промышленных стран установлены пределы теплового загрязнения. Они относятся, как правило, к режимам водоемов, так как по сложившейся технологии отвода "тепловых отходов" водоемы (реки, озера, моря) принимают основную часть сбросной теплоты и наиболее страдают от теплового загрязнения. В России согласно Водного кодекса Российской Федерации (с изменениями на 24 апреля 2020 года) (редакция, действующая с 14 июня 2020 года) [14], летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет. Для водоемов, в которых обитают холодноводные рыбы (лососевые и сиговые), температура не должна повышаться более чем на 5 °С с общим повышением не более, чем до 20 °С летом и 5 °С зимой.
Если говорить о масштабах теплового загрязнения атмосферы, то показательны такие оценки: от промышленного центра с населением 2 млн человек с электростанциями суммарной мощностью 4600 МВт и нефтехимическими заводами шлейф тепловых загрязнений распространяется на 80... 120 км при ширине зоны загрязнения 50 км и высоте около 1 км.
Борьба с тепловым загрязнением с инженерной точки зрения идентична работе по энергосбережению. Чем на более высоком уровне находится энергосберегающая работа, тем более эффективно ведется борьба с тепловым загрязнением.
В проблеме теплового загрязнения присутствует такой момент: необходимо не просто сбрасывать теплоту, а всегда стремиться найти полезное применение тепловым отходам, например, для орошения сельскохозяйственных земель, использования в тепличном хозяйстве, подогрева свежей воды, поступающей на элек­тростанцию, и т. д.
Защита от электромагнитных излучений. Основной путь защиты от ЭМИ в окружающей среде — защита расстоянием. Для защиты населения от воздействий ЭМИ устанавливаются санитарно-защитные зоны (СЗЗ) и зоны ограничения застройки. Внешняя граница СЗЗ определяется на высоте 1,8...2,0 м от поверхности земли по нормативным ПДУ.
Зона ограничения застройки — территория, где на высоте более 2 м от поверхности земли превышается нормативный ПДУ. Внешняя граница этой зоны определяется по максимальной высоте зданий перспективной застройки, на уровне верхнего этажа которых уровень ЭМИ не превышает нормативного ПДУ.
При проектировании жилых и административных зданий, расположенных в зоне действия ЭМИ, учитывается экранирующая способность строительных конструкций. Так, ЭМИ с длиной волны λ = 3 см при прохождении кирпичной стены толщиной 70 см ослабляется на 21 дБ, т. е. плотность потока мощности уменьшается более чем в 100 раз.
Напряженность ЭМП может быть уменьшена удалением жилой застройки от ЛЭП, применением экранирующих устройств (железобетонные заборы), посадкой деревьев и кустарников высотой не менее 2 м. Машины и механизмы на пневматическом ходу, находящиеся в СЗЗ ЛЭП, должны быть заземлены, например, посредством металлической цепи, соединенной с кузовом (рамой) машины и касающейся земли.
Защита от радиоактивных отходов. По агрегатному состоянию радиоактивные отходы подразделяются на жидкие, твердые и газообразные.
К жидким радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию органические и неорганические жидкости, пульпы и шламы, в которых удельная активность радионуклидов более чем в 10 раз превышает значения уровней вмешательства при поступлении с водой, приведенные в НРБ-99/2009 [15].
К твердым радиоактивным отходам относятся отработавшие свой ресурс радионуклидные источники, не предназначенные для дальнейшего использования материалы, изделия, оборудование, биологические объекты, грунт, а также отвержденные жидкие радиоактивные отходы, в которых удельная активность радионуклидов больше значений, приведенных в приложении к НРБ-99/2009, а при неизвестном радионуклидном составе удельная активность, кБк/кг, больше: 100 — для источников бета-излучения; 10 — для источников альфа- излучения; 1,0 — для трансурановых радионуклидов.
К газообразным радиоактивным отходам относятся не подлежащие использованию радиоактивные газы и аэрозоли, образующиеся при производственных процессах с объемной активностью, превышающей допустимую объемную активность, значения которой приведены в НРБ-99/2009.
Радиоактивные отходы подразделяются по удельной активности на три категории: низкоактивные, среднеакгивные и высокоактивные.
Газообразные радиоактивные отходы подлежат выдержке и (или) очистке на фильтрах с целью снижения их активности до уровней, регламентируемых допустимым выбросом, после чего могут быть удалены в атмосферу.
Система обращения с жидкими и твердыми радиоактивными отходами включает их сбор, сортировку, упаковку, временное хранение, кондиционирование (концентрирование, отверждение, прессование, сжигание), транспортирование, длительное хранение и (или) захоронение [16].2.3 Защита от чрезвычайных техногенных опасностейПри чрезвычайных ситуациях на первое место выходят задачи защиты населения и территорий от чрезвычайно высоких уровней потоков негативного воздействия, ликвидации последствий ЧС, реабилитации пострадавших и восстановления повседневной жизнедеятельности.
К чрезвычайным техногенным опасностям регионального масштаба относят:
— аварии на радиационно-опасных объектах с выбросом радиоактивных веществ;
— взрывы и пожары;
— аварии на химически опасных объектах;
— аварии в топливно-энергетических системах;
— аварии на очистных сооружениях;
— аварии в системах ЖКХ;
— обрушение зданий и сооружений;
— гидродинамические аварии;
— крупные транспортные аварии.
Особенности загрязнения окружающей среды при авариях на радиационно-опасных объектах. Ввиду того, что аварийные ситуации являются максимально опасными на АЭС, рассмотрим особенности загрязнений местности в случае аварий на объектах с ядерными компонентами на примере атомных станций.
Выбросы и истечения радиоактивных веществ из реактора характеризуются следующим:
— газо-аэрозольная смесь радионуклидов распространяется в виде облака на сотни километров и испускает мощный поток ионизирующих излучений;
— радиоактивное загрязнение местности имеет длительный характер в результате разброса высокоактивных осколков ядерного топлива на территории АЭС и осаждения ра­диоактивных частиц из газоаэрозольного облака.
При авариях на АЭС радиоактивное загрязнение имеет следующие особенности:
— радиоактивное загрязнение местности и атмосферы имеет сложную зависимость от исходных параметров (типа и мощности реактора, времени его работы, характера аварии и т. д.) и метеоусловий, вследствие чего прогнозирование его возможных масштабов весьма затруднительно и носит ориентировочный характер;
— смесь выбрасываемых из реактора радиоактивных веществ обогащена долгоживущими радионуклидами (плутоний-239, стронций-90, цезий-137 и др.), причем относительный вклад в общую активность излучающих изотопов с течением времени увеличивается. В результате большие площади на длительное время окажутся загрязненными опасными радионуклидами, которые в последующем могут быть вовлечены в миграционные процессы на местности.
— малые размеры радиоактивных частиц (средний раз­мер около 2 мкм) способствуют их глубокому проникновению в микротрещины и краску, что затрудняет проведение работ по дезактивации;
— пылеобразование приводит к поступлению в организм через органы дыхания мелкодисперсных продуктов деления;
— осаждение высокоактивных осколков конструкций реактора и графита происходит как на территории АЭС, так и в виде пятен по следу облака;
— стационарный характер источника загрязнения, продолжительность выбросов во времени на небольшую высоту (до 1,5...2 км) и частые изменения метеоусловий приводят к азимутальной неравномерности загрязнения местности, изменению уровней радиации в отдельных районах во времени и образованию радиоактивных зон загрязнения в виде пятен [17].
Защита от химического загрязнения. Основными особенностями химических аварий является их непредсказуемость и внезапность, быстрое формирование облака АХОВ, распространяющегося на окружающую территорию, недостаточная контролируемость или полная неконтролируе­мость возникающих и протекающих при аварии процессов и сложность обстановки, в которой должны проводиться аварийно-спасательные и другие неотложные работы (АСиДНР). Кроме того, в зависимости от типа АХОВ загрязненный воздух или проникает в подвальные и другие заглубленные помещения и первые э?