Раздел 2. Экологические аспекты БЖД

Законодательная и нормативно-техническая основа управления факторами среды

Экология является научной базой охраны окружающей среды. Охрану окружающей среды можно определить как область знаний, разрабатывающую комплекс мероприятий, направленных на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей природной средой, обеспечивающих сохранение, восстановление природных богатств, рациональное использование природных ресурсов, предупреждающих вредное влияние результатов хозяйственной деятельности общества на природу и здоровье человека.

Правовую основу охраны окружающей среды в стране и обеспечение необходимых условий труда составляет закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», в соответствии с которым введено санитарное законодательство, включающее указанный закон и нормативные акты, устанавливающие критерии безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды его обитания и требования к обеспечению благоприятных условий его жизнедеятельности.

Ряд требований по охране труда и окружающей среды зафиксирован в законе «О предприятиях и предпринимательской деятельности» и в законе РФ «О защите прав потребителей».

Важнейшим законодательным актом, направленным на обеспечение экологической безопасности, является Федеральный закон Российской Федерации «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ.

Из других законодательных актов в области охраны окружающей среды отметим закон РФ «Об охране атмосферного воздуха», Водный кодекс РФ, Земельный кодекс РФ, законы Российской Федерации «О недрах» и «Об экологической экспертизе».

Нормативно-техническая документация по охране окружающей среды

Документация по охране окружающей среды включает федеральные, республиканские, местные санитарные нормы и правила Министерства здравоохранения РФ, строительные нормы и правила Комитета по строительной, архитектурной и жилищной политике РФ, систему стандартов «Охрана природы», документы Министерства природных ресурсов РФ, Государственного комитета РФ по охране окружающей среды, Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Эти ведомства частично используют документацию организаций, правопреемниками которых они являются: Минздрава СССР, Госстроя СССР, Госстандарта СССР, Госкомприроды СССР и Госгидромета СССР.

Санитарные нормы устанавливают ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и в воде различного назначения, а также предельные уровни физических воздействий на окружающую среду (шума, вибрации, инфразвука, электромагнитных полей и излучений от различных источников, ионизирующих излучений).

В системе строительных норм и правил рассмотрены нормы проектирования сооружений различного назначения, учитывающие требования охраны окружающей среды и рационального природопользования. В группе 12 части 2 системы представлены нормы отвода земель под различные строительные объекты. В СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» рассмотрены мероприятия и устройства по очистке сточных вод, их обеззараживанию, а также по утилизации осадков, полученных при очистке (группа 04 части 2 системы СНиПов).

Система стандартов «Охрана природы» - составная часть государственной системы стандартизации (ГСС), ее 17-я подсистема. Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов - совокупность взаимосвязанных стандартов, направленных на сохранение, восстановление и рациональное использование природных ресурсов.

Эта система разрабатывается в соответствии с действующим законодательством с учётом экологических, санитарно-гигиенических, технических и экономических требований.

Система стандартов в области охраны природы состоит из 10 комплексов стандартов. Кодовое название комплекса: 0 - организационно-методические стандарты, 1- гидросфера, 2- атмосфера, 3 - биологические ресурсы, 4 - почвы, 5 - земли, 6 - флора, 7 - фауна, 8 - ландшафты, 9 - недра. Каждый комплекс стандартов, начиная с комплекса «гидросфера» и кончая комплексом «недра», включает в себя восемь групп стандартов (табл. 1).

Таблица 1

Обозначение стандартов в области охраны природы состоит из номера системы по классификатору, шифра комплекса, шифра группы, порядкового номера стандарта и года регистрации стандарта. Например, стандарт
ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями стоит в комплексе 2 группа 3.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные законодательные акты в области охраны окружающей среды.

2. Назовите основные виды нормативных правовых актов, содержащих государственные нормативные требования в области охраны окружающей среды.

3. Дайте характеристику системы стандартов «Охрана природы», назовите основные группы стандартов, входящих в ее структуру.

4. По какому принципу строится обозначение стандарта системы стандартов «Охрана природы»?

Особенности взаимодействия общества и природы на современном этапе

В условиях научно-технической революции все более усложняются взаимоотношения человека с окружающей его природной средой. НТР порождает невиданные ранее возможности для эксплуатации сил природы, но вместе с тем и для ее загрязнения, разрушения, уничтожения. Современный этап воздействия человека на природу является антропогенным и характеризуется следующими особенностями:

1) в систему воздействия человека на природу включается новый элемент - его разум, позволяющий осуществлять целенаправленную эксплуатацию природы, вооружив людей орудиями труда, во много раз усиливающими воздействие человека на окружающую среду;

2) происходит постоянный рост давления антропогенного фактора на природу по мере совершенствования средств труда и расширения деятельности человека;

3) в условиях ускорения развития человечества природа не успевает восстановить равновесие экологических систем, нарушенное вмешательством человека, в результате происходит нарастание все более масштабных побочных, часто непредвиденных и не предполагавшихся, последствий человеческой деятельности;

4) возрастает использование человеком ресурсов природы;

5) происходит целенаправленное изменение человеком ландшафтов и биоценоза отдельных регионов.

Поскольку существует физическая зависимость человеческого организма от земных условий, все историческое развитие общества, человечества, его будущее необходимо рассматривать в неразрывном единстве с развитием природы всей планеты, ее биосферы, поэтому целесообразно обратиться к компонентам биосферы, без которых невозможна жизнь человека, т.е. к природным ресурсам Земли.

Природные ресурсы Земли делят на неисчерпаемые и исчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы, в свою очередь, делят на возобновимые и невозобновимые (рис. 17).

К неисчерпаемым природным ресурсам можно отнести солнечную радиацию, энергию морских волн, энергию ветра и энергию земных недр. С учетом огромных масс воздушной и водной сред планеты неисчерпаемыми считают атмосферный воздух и воду.

Однако под влиянием антропогенного фактора химический состав и физическое состояние атмосферы и гидросферы начали изменяться. Качественное изменение воздуха и воды приводит к потере их биологической ценности и к ограничению возможности их технического использования.

Рис. 17. Структурная схема природных ресурсов

При современной технологии использования атмосферного воздуха и вод эти ресурсы правомочно считать неисчерпаемыми только при реализации крупномасштабных затрат на восстановление их качества. Восстановление или наращивание исчерпаемых возобновимых ресурсов (при этом они могут становиться практически неисчерпаемыми) является одной из важнейших задач рационального природопользования.

Далее рассмотрим источники загрязнения атмосферы, воды и почвы и способы уменьшения загрязнений природной среды.

Контрольные вопросы

1. Тождественны ли понятия «экология» и «охрана окружающей среды»?

2. Сформулируйте основные особенности взаимодействия общества
и природы на современном этапе.

3. Какие природные ресурсы относят к неисчерпаемым? К исчерпаемым?

4. Приведите примеры возобновимых и невозобновимых ресурсов.

Атмосфера

Роль атмосферы в жизни планеты. Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле.

Атмосфера:

– участвует в формировании климата на планете;

– регулирует тепловой режим планеты;

– способствует перераспределению тепла у поверхности;

– предохраняет Землю от резких колебаний температуры. При отсутствии атмосферы и водоемов температура поверхности Земли в течение суток колебалась бы в интервале 200 0С;

– благодаря наличию кислорода атмосфера участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере. В современном состоянии атмосфера существует сотни миллионов лет, все живое приспособлено к строго определенному ее составу;

– газовая оболочка защищает живые организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей;

– атмосфера предохраняет Землю от падения метеоритов;

– в атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномерное освещение;

– атмосфера является средой, где распространяется звук.

Из-за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а окружает Землю, вращается вместе с ней.

Состав атмосферы. Основной (по массе) компонент воздуха - азот. В нижних слоях атмосферы его содержание составляет 78,09 %. В газообразном состоянии азот инертен, а в соединениях в виде нитратов он играет важную роль в биологическом обмене веществ.

Самый активный в биосферных процессах газ атмосферы - кислород. Содержание его в атмосфере составляет около 20,94 %. Кислород поглощают животные в процессе дыхания и выделяют растения как обычный продукт фотосинтеза.

Важная составляющая часть атмосферы - диоксид углерода (CO2), который составляет 0,03 % ее объема. Он существенно влияет на погоду и климат на Земле. Содержание диоксида углерода в атмосфере не постоянно. Он поступает в атмосферу из вулканов, горячих ключей, при дыхании человека и животных, при лесных пожарах, потребляется растениями, хорошо растворяется в воде. Количество растворенного углекислого газа в океане 1,3 -1,014 %.

В небольших количествах в атмосфере содержится оксид углерода (CO). Инертные газы: аргон, гелий, неон, криптон, ксенон. Из них больше всего аргона - 0,934 %. В состав атмосферы входят также водород и метан. Инертные газы попадают в атмосферу в процессе непрерывного естественного радиоактивного распада урана, тория, радона.

В верхних слоях стратосферы расположен в небольшой концентрации озон. Поэтому эту часть атмосферы часто называют озоновым экраном. Озон играет большую роль в формировании температурного режима нижележащих слоев атмосферы и, следовательно, воздушных течений. Над различными участками земной поверхности и в разное время года содержание озона неодинаково. Его больше в высоких широтах, меньше в средних и низких. Весной озона больше, чем осенью. Озон является продуктом соединения молекулярного кислорода с атомарным, образующимся под воздействием ультрафиолетовых солнечных лучей. Общее содержание озона в атмосфере невелико - 210-6 %, но он отражает до 95 % ультрафиолетовых лучей, что предохраняет живые организмы от их губительного действия. Задерживая до 20 % инфракрасных излучений, достигающих Земли, озон повышает утепляющее действие атмосферы. На формирование озонового экрана влияет наличие в стратосфере хлора, оксидов азота, водорода, фтора, брома, метана, обусловливающих фотохимические реакции разрушения озона.

Помимо газов в атмосфере имеются вода и аэрозоли. В атмосфере вода находится в твердом (лед, снег), жидком (капли) и газообразном (пар) состоянии. При конденсации водяных паров образуются облака. Полное обновление водяных паров в атмосфере происходит за 9 - 10 суток.

В атмосфере также встречаются вещества и в ионном состоянии до нескольких десятков тысяч в 1 см3 воздуха.

Загрязнители атмосферы

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или образующиеся в ней в количестве выше естественных.

Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.

По происхождению загрязнения делят

- на природные, вызванные естественными, часто аномальными, процессами в природе;

- антропогенные, связанные с деятельностью человека.

С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные загрязнения.

Смог лондонского типа (влажный) - сочетание газообразных загряз-нителей (в основном сернистого ангидрида), пылевых частиц и капель тумана.

Смог фотохимический (Лос-Анджелесского типа, сухой) - вторичное (кумулятивное) загрязнение воздуха, возникающее в результате разложения загрязняющих веществ солнечными лучами (особенно ультрафиолетовыми). Главный ядовитый компонент - озон (Оз). Дополнительными его составляющими служат угарный газ (СО), оксиды азота (NOх), азотная кислота (НNО3).

Загрязнения атмосферы вредно сказываются и на растениях. Разные газы оказывают различное влияние на растения, причем восприимчивость растений к одним и тем же газам неодинакова. Наиболее вредны для них: сернистый газ, фтористый водород, озон, хлор, диоксид азота, соляная кислота.

Загрязняющие атмосферу вещества отрицательно влияют на сельскохозяйственные растения как за счет непосредственного отравления зеленой массы, так и интоксикации почвы.

К антропогенным процессам относятся разрушения озонового экрана, которые вызываются:

- работой холодильников на фреоне и аэрозольных установках;

- выделением NO2 в результате разложения минеральных удобрений;

- полетами самолетов на большой высоте и запусками ракетоносителей спутников (выброс оксидов азота и паров воды);

- ядерными взрывами (образование оксидов азота);

- процессами, способствующими проникновению в стратосферу соединений хлора и др.

По оценкам ученых, в настоящее время содержание озона уменьшается ежегодно примерно на 0,1 %. Если выброс фреона будет продолжаться на уровне 1975 г., то уменьшение содержания озона через 100 лет может составить 11-16 %, а через 50 лет - 5-8 %. В ближайшие годы антропогенное воздействие на атмосферу мало повлияет на содержание озона, но приведет к заметному перераспределению его по высоте. Это существенно может изменить климат и вызвать другие негативные последствия.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается роль атмосферы в жизни планеты?

2. Какие основные компоненты входят в состав атмосферы?

3. В чем заключается защитная функция озонового слоя?

4. Сформулируйте понятие «загрязнитель».

5. Назовите основные виды загрязнителей биосферы.

6. Понятие и причины «парникового эффекта».

7. Что такое «смог»? Происхождение и разновидности смогов.

8. Причины разрушения озонового экрана.

Влияние химических веществ на живые организмы

В современном производстве находит применение более 50 тысяч химических соединений, большинство из которых синтезировано человеком и не встречается в природе.

Изучение потенциальной опасности вредного воздействия химических веществ на живые организмы является предметом химико-биологической науки - токсикологии. Токсикология изучает механизмы токсического действия химических веществ, диагностику, профилактику и лечение отравлений. Область токсикологии, изучающая действие на человека вредных веществ, встречающихся в производственных условиях, называется промышленной токсикологией. В промышленности вредные вещества находятся в газообразном, жидком и твердом состояниях. Они способны проникать в организм человека через органы дыхания, пищеварения или кожу. Вредное действие химических веществ определяется как свойствами самого вещества (химическая структура, физико-химические свойства, количество, попавшее в организм, - доза, или концентрация, - сочетание вредных веществ, находящихся в организме), так и особенностями организма человека (индивидуальная чувствительность к химическому веществу, общее состояние здоровья, возраст, условия труда).

По токсическому (вредному) эффекту воздействия на организм человека химические вещества, согласно действующему стандарту, разделяют на общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию.

Общетоксические химические вещества (углеводороды, спирты, анилин, сероводород, синильная кислота и ее соли, соли ртути, хлорированные углеводороды, оксид углерода) вызывают расстройства нервной системы, мышечные судороги, нарушают структуру ферментов, влияют на кроветворные органы, взаимодействуют с гемоглобином.

Раздражающие вещества (хлор, аммиак, диоксид cеры, туманы кислот, оксиды азота и др.) воздействуют на слизистые оболочки, верхние и глубокие дыхательные пути.

Сенсибилизирующие вещества (органические азокрасители, диметиламиноазобензол и другие антибиотики) повышают чувствительность организма к химическим веществам, а в производственных условиях приводят к аллергическим заболеваниям.

Канцерогенные вещества (бенз(а)пирен, асбест, нитроазосоединения, ароматические амины и др.) вызывают развитие всех видов раковых заболеваний. Этот процесс может быть отдален с момента воздействия вещества на годы и даже десятилетия.

Мутагенные вещества (этиленамин, окись этилена, хлорированные углеводороды, соединения свинца и ртути и др.) оказывают воздействие на неполовые (соматические) клетки, входящие в состав всех органов и тканей человека, а также на половые клетки (гаметы). Воздействие мутагенных веществ на соматические клетки вызывает изменения в генотипе человека, контактирующего с этими веществами. Они обнаруживаются в отдаленном периоде жизни и проявляются в преждевременном старении, повышении общей заболеваемости, злокачественных новообразований. При воздействии на половые клетки мутагенное влияние сказывается на последующих поколениях, иногда в очень отдаленные сроки.

Химические вещества, влияющие на репродуктивную функцию человека (борная кислота, аммиак, многие химические вещества в больших количествах), вызывают возникновение врожденных пороков развития и отклонений от нормальной структуры потомства, влияют на развитие плода в матке и послеродовое развитие и здоровье потомства.

Изучение биологического действия химических веществ на человека показывает, что вредное их воздействие всегда начинается с определенной пороговой концентрации.

Гигиеническое нормирование вредных веществ. Виды ПДК

Предельно допустимые концентрации (ПДК) в атмосферном воздухе. Основой законодательства об охране атмосферного воздуха являются ПДК вредных веществ, количественно характеризующие такое содержание вредных веществ в атмосферном воздухе, при котором на человека и окружающую среду еще не оказывается ни прямого, ни косвенного вредных воздействий.

Прямым воздействием считают временное раздражение, а также патологические изменения организма в результате накопления в нем вредных веществ выше определенной дозы.

Под косвенным воздействием имеются в виду такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на организм, ухудшают обычные условия обитания (например, увеличивают число туманных дней, поражают зеленые насаждения и т. п.).

ПДК - максимальная концентрация примесей в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни не оказывает вредного воздействия на человека, включая отдаленные последствия, а также на окружающую среду.

Эта величина обоснована клиническими и санитарно-гигиеническими исследованиями и носит законодательный характер.

ПДК определяются по результатам изучения влияния веществ на человеческий организм. Испытания проводят на животных, а также в отдельных случаях на людях (например, для обнаружения порога восприятия запаха).

Пороговая концентрация устанавливается на основе реакции у наиболее восприимчивых людей. Нормативные величины ПДК устанавливаются по отношению к пороговым величинам обычно с двукратным запасом, поэтому двойное превышение санитарных норм приземных концентраций, как правило, не увеличивает число заболеваний населения. В отдельных случаях для особо опасных веществ ПДК устанавливаются с большим запасом по отношению к выявленной пороговой величине влияния на организм. Так, при установлении ПДК для бенз(а)пирена - канцерогена - принят десятикратный запас.

ПДК не являются международным стандартом и могут несколько различаться в разных странах, что зависит от методов определения и спецификации. В РФ, как правило, ПДК соответствуют самым низким значениям, которые рекомендованы ВОЗ.

Для тех веществ, которые оказывают немедленное, но временное раздражающее действие (рефлекторное - воздействие на органы чувств), устанавливают максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДКм.р) за 20-минутный период.

Для веществ, накопление которых в организме вредно (т.е. вещества общетоксического (резорбтивного) действия), устанавливают среднесуточные предельно допустимые концентрации (ПДКс.с).

Для веществ с немедленным раздражающим действием, а также вызывающих патологические изменения при накоплении в организме, устанавливают ПДКм.р. и ПДКс.с. При этом, если порог разового (раздражающего) воздействия вещества на организм больше порога токсического (среднесуточного) воздействия, то для вещества устанавливаются различные величины ПДКм.р и ПДКс.с. Например, для оксида углерода ПДКм.р= 5 мг/м3, а ПДКс.с = 3 мг/м3.

При проектировании предприятий в районах, где атмосферный воздух уже загрязнен выбросами от других, ранее построенных предприятий, необходимо нормировать их выбросы с учетом уже присутствующих в воздухе примесей. Их содержание рассматривается в качестве фоновой концентрации. Тогда должно удовлетворяться требование:

с ? ПДК - с_ф,

где с - концентрация вредного вещества;

с_ф - фоновая концентрация этого вредного вещества в атмосферном воздухе населенного пункта.

Вода

Вода - это составная часть биосферы, от которой зависит состояние животного и растительного мира. На поверхности планеты, равной 510 млн км2, вода занимает 70,8 %.

Объем воды Мирового океана равен примерно 1400 млн км3. Более 98 % всех водных ресурсов планеты представлены водами с повышенной минерализацией, которые малопригодны для хозяйственной деятельности (моря и океаны).

На долю пресных вод планеты приходится около 28 млн км3, из которых 4,2 млн км3 доступны для хозяйственного использования, что составляет 0,3 % объема всей гидросферы. Распространены ресурсы пресной воды неравномерно: большая их часть находится в малоосвоенных районах, что создает дефицит пресных вод в развитых регионах.

Подземные воды составляют 14 % запасов пресных вод. В связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод их роль как источника водоснабжения будет возрастать.

Загрязнители водных источников

Интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов планеты привели к значительному загрязнению гидросферы. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 80 % всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Загрязнение поверхности водоемов пленками масла, жиров, смазочных материалов препятствует газообмену воды и атмосферы, что снижает насыщенность воды кислородом, отрицательно влияет на состояние фитопланктона и приводит к массовой гибели рыбы и птиц.

Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Хотя их доля в общей массе гидросферы невелика (менее
0,4 %), высокая активность водообмена многократно увеличивает их запасы. Под активностью водообмена понимается скорость возобновления отдельных водных ресурсов гидросферы, которая выражается числом лет или суток, необходимых для полного возобновления водных ресурсов.

Особенно интенсивно используются речные воды. Несмотря на то, что в руслах рек содержится всего 1200 км³ воды, высокая активность водообмена речных вод (1 раз в 11-14 дней) умножает их ресурсы. К этому следует добавить ежегодно возобновляемый полезный объем водохранилищ мира, оцениваемый в 3200 км3.

Основные потребители воды рек и водохранилищ:

На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится 10 % общего водопотребления.

Примеси, от которых зависит безопасность ресурсов питьевой воды, подразделяются на три категории:

- неорганические химические вещества, к числу которых относятся ртуть, кадмий, нитраты, свинец и их соединения, а также соединения хрома, меди;

- органические химические соединения - нефть и нефтепродукты, пестициды, полихлорбифенилы;

- болезнетворные микроорганизмы, паразиты.

Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды, которые страдают от загрязнений нефтяными промыслами, предприятиями горнодобывающей промышленности, отходов полей фильтрации, шлаконакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, канализационных стоков населенных пунктов. Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота.

Основные источники загрязнения гидросферы:

- промышленные сточные воды;

- хозяйственно-бытовые сточные воды;

- дренажные воды с орошаемых земель;

- организованный и неорганизованный сток с территорий населенных пунктов и промышленных площадок;

- сельскохозяйственные поля и крупные животноводческие комплексы;

- водный транспорт.

Показатели качества воды

Под качеством воды понимают совокупность ее свойств, обусловленных характером содержащихся в воде примесей (минеральных и органических веществ) в ионном, молекулярном, комплексном, коллоидном и взвешенном состоянии, а также изотопным составом радионуклидов в воде.