1.4. Екологічна безпека, екологічна ситуація та забруднення природного середовища

Екологічна безпека – комплекс станів, явищ і дій, що забезпечує екологічний баланс на Землі й у будь-яких її регіонах на рівні, до якого фізично, соціально - економічно, технологічно й політично готове (може без серйозних збитків адаптуватися) людство. Це такий стан системи «природа-техніка-людина», що забезпечує збалансовану взаємодію природних, технічних і соціальних систем, формування природно-культурного середовища, що відповідає санітарно-гігієнічним, естетичним і матеріальним потребам жителів кожного регіону при збереженні природно-ресурсного й екологічного потенціалу природних систем і здатності біосфери до саморегулювання.

Екологічна безпека не може бути забезпечена лише природоохоронними діями у відриві від соціальних, економічних, політичних і демографічних проблем.

Екологічна небезпека – рівень імовірності розвитку несприятливих факторів, явищ і їхніх взаємозв'язків, які присутні в кожному горінні й впливають на їхню необоротну деградацію, у тому числі й соціоекосистеми. Рівень небезпеки (безпеки) може бути досить різним. Навіть невелике відхилення якості навколишнього середовища від норми становить небезпеку для людини або іншого суб'єкта.

Центральним поняттям, що дозволяє розкрити проблему екологічної безпеки, є поняття екологічна ситуація – сукупність станів екологічних об'єктів у рамках певної території (ріка, район, місто, область, поле) у певний відрізок часу. Під екологічними об'єктами розуміють як суб'єкти – рослини, тварини, людина; так і середовища суб'єктів – екотоп, місто, ландшафт. Для визначення стану екологічного об'єкта необхідно проаналізувати екологічні показники, які поділяються на три принципово різні групи: стан об'єкта (суб'єкта, середовища); еколого-ресурсний потенціал (для природних систем) або адаптаційні можливості і здатності до опору проти зовнішніх впливів (для організмів); вплив на об'єкт.

1. Показники стану об'єкта характеризують його структуру, речовинний склад, енергетичні й естетичні властивості. Для цих характеристик існують якісь норми, відхилення від яких і визначає рівень стану. Відхилення пов'язані або з антропогенними впливами або із природними стихійними явищами.

Норма стану може бути визначена такими способами.

• На основі історичних даних. У цьому випадку за норму приймається стан об'єкта, що передував активним технологічним впливам. Відомості про такий стан утримуються в історичних документах, наукових спостереженнях того часу, у фотографіях.

• За норму приймається стан іншого об'єкта, близького до природного стану, а іноді й до етнокультурних умов. Це метод аналогії.

• Норма визначається теоретичним шляхом на основі законів, сформульованих в екології й загальній теорії систем.

• Статистична норма (або тло) визначається як середнє значення для регіону.

Так для природних утворень норма – стан, що забезпечує функціонування біосфери в цілому, наприклад, стан, що не порушує комфортність.

2. Показники еколого-ресурсного потенціалу утворень характеризують

різноманітні форми стійкості утворень: пружність (буферність), здатність до відновлення після порушення структури, здатність до самоочищення від забруднення, інертність, пов'язану з несприйнятливістю до зовнішніх впливів.

3. Показники впливу на об'єкт характеризують вплив на утворення, що проявляються в надходженні до утворень забруднюючих речовин, у механічних навантаженнях, заміні природних ландшафтів техногенними об'єктами. Розглядаються речовини, які тільки надійшли в утворення. Між кількістю вступної речовини й кількістю, що залишилася в утворенні не може бути рівності, тому що за рахунок стійкості утворення відбувається пом'якшення впливів. Існує різниця між впливом на об'єкт і характеристикою стану об'єкта.

Серед несприятливих екологічних впливів найбільшу безпосередню небезпеку являють собою забруднення природних середовищ, робочих приміщень і житла. Забруднення – це привнесення в середовище або виникнення в ньому нових, звичайно, не властивих йому фізичних, хімічних, інформаційних або біологічних агентів, збільшення концентрації яких призводить до негативних наслідків. Для оцінки рівня забруднення розроблена гігієнічна регламентація, що полягає у встановленні гранично допустимих концентрацій (ГДК), гранично допустимих викидів (ГДВ).

Забруднення може бути спричинено будь-якою речовиною, у тому числі й «найчистішою» (наприклад, зайва по відношенню до природної норми вода в екосистемі суходолу - забруднювач, що призводить до надмірного зволоження, заболочення т.п.). Забруднення може відбуватися в резу­льтаті природних причин (природне забруднення) та під впливом діяльності людини (антропогенне забруднення).

Природне забруднення зумовлене певними природними, як прави­ло катастрофічними причинами (виверження вулканів, сольовий потік, тривалі зливи і т.п./, що відбувається без впливу людини на природ­ні процеси або в результаті віддаленого непрямого впливу діяльності людини на природу. Розрізняють також власне природне забруднення, що відбувається без будь-якого впливу людини, виключно в результат; внутрішніх природних процесів.

Антропогенне забруднення виникає в результаті господарської діяльності людини, у тому числі її прямого або опосередкованого впливу на склад та інтенсивність природного забруднення, наприклад, шляхом містобудівництва, створення шляхових покриттів.

У науковій термінології, що пов'язана з характеристикою проце­сів забруднення, ключовими являються категорії видів забруднення. Розрізня­ють такі види забруднення природного середовища: фізичне, фізико-хімічне, хімічне, біологічне.

Фізичне забруднення пов'язане зі зміною фізичних параметрів середовища: температурно-енергетичних, хвильових, радіаційних і т.п. Теплове забруднення (термальне), джерелом якого є, як правило, ді­яльність людини, відбувається в результаті підвищення температури в зв'язку із промисловими викидами гарячого повітря, води, газів. Цей вид забруднення може виникати як вторинний ефект зміни хіміч­ного складу середовища (прикладом може бути явище тепличного ефек­ту). До фізичних забруднень відносять шум, вібрацію, електромагнітні поля, теплове забруднення, світлове забруднення, радіацію.

Теплове забруднення – відбувається в результаті підвищення температури середовища, головним чином, у зв'язку із промисловими викидами нагрітого повітря, що відходять газів і вод.

Шумове забруднення – це перевищення природного рівня шуму та ненормальні зміни звукових характеристик /періодичності, частоти, сили звуку/ на робочих місцях, у населених пунктах унаслідок робо­ти транспорту, промислових пристроїв, поведінки людей. Практично будь-які звуки, що виникають не із природних джерел, можна розгля­дати як антропогенне шумове забруднення, що в кінцевому підсумку призводить до підвищеної втомлюваності людини, зниженні його розумо­вої активності, зниженню продуктивності праці, фізичних та нервових захворювань. Шум – це комплекс звуків, що викликає неприємні відчуття, або руйнує орган слуху. Фізіолого-біохімічна адаптація до шуму неможлива. Особливо важко перенести раптові різкі звуки високої частоти. Шум призводить до нервових розладів, підвищує стомлюваність, погіршує слух. Шум вимірюють у децибелах (Дб). Шум в 20-30 Дб практично нешкідливий, його створюють природні ландшафти, він характерний для сільських поселень. Допустимий шум до рівня 70-80 Дб, у цих межах перебувають читальні зали, салони автомобілів. Шум від 80 до 110 Дб відноситься до гранично допустимого, його створюють відбійний молоток, важкі вантажівки, оркестр, проте постійне перебування під впливом шуму понад 90 Дб викликає поступове ослаблен­ня слуху, хвороби нервово-психічного стресу /сильне пригнічення нервової системи або_, навпаки, її збудження/, гіпертонія, підвищен­ня агресивності, виразку шлунку. Дуже сильний шум /понад 110 Дб/ призводить до так званого шумового сп'яніння /часто до агресивного, збудженого стану/, а потім до руйнування тканин тіла, насамперед слухового апарату. Рівні шуму визначені санітарними нормами: для житлових приміщень – 30 Дб, для навчальних класів, аудиторій – 40 Дб, для пасажирських залів, торговельних залів, підприємств побутового обслуговування – 60 Дб, для внутріквартальних мікрорайонів – 45 Дб. При постійному впливі шумів у 70 Дб і вище відзначається рівень захворюваності населення після 10 років проживання в таких умовах. На транспортних магістралях великих міст рівні звуку становлять 75-80 Дб.

Різновидом фізичного забруднення є вібрації – механічні коливання пружних тіл. Найбільш потужне джерело вібрації – залізничний транспорт. Вібрації поділяють на загальні та локальні. Загальні вібрації (струс усього тіла лю­дини) за даними медицини можуть викликати, крім неприємних відчут­тів, суттєві порушення функцій організму, а при великій інтенсив­ності та певній області частот – струс мозку, розрив тканин, пору­шення серцевої діяльності, нервової системи. Локальна вібрація (струс окремих частин тіла), наприклад рук, може викликати безповоротні зміни (особливо при охолодженні), м'язові та кісткові деформації, порушення чутливості шкіри, кровопостачання, а іноді – професійне захворювання. Для гасіння вібрацій застосовують віброізоляції (зменшення ступеня передачі вібрації від джерел до незахищених об'єктів), вібродемфування (гасіння вібрації за рахунок перетворення коливаль­ної енергії в інші її види).

Світлове забруднення характеризується порушенням природної освітленості місцевості з результаті дії штучних джерел світла, що може призводити до виникнення аномалій у стані живих організмів рослин, тварин, людей/.

Інфразвукове випромінювання. Хвилі характеризуються великою проникаючою здатністю, його джерелами є газотурбінні станції, дизельні електростанції, потоки транспорту, що рухається. Інфразвук викликає небезпечний резонанс легенів і серця.

Електромагнітне забруднення виникає в результаті зміни електромагнітних властивостей середовища /від ліній електропередач, ра­діо, телебачення, деяких промислових пристроїв/ і призводить до по­рушення роботи електронних систем у клітинних, і біологічних струк­турах живих організмів. Природні зміни в електромагнітному фоні /при зміні сонячної активності, на Крайній Півночі/ називають еле­ктромагнітними аномаліями. Особливо важливе значення вивчення та контролю електромагнітного забруднення має в умовах великого поши­рення електронних систем управління. Відомі випадки, коли в резу­льтаті такого забруднення наставали розлади руху та зупинок поїздів. Людям із введеними електронними стимуляторами серця, забороняється знаходитись в зоні дії потужного саморобного радіоприй­мача. Цьому виду забруднення поки що не приділяється відповідної уваги в зв'язку з недостатньою вивченістю механізму та сили впливу його на живі організми. Теоретично такий вплив оцінюється як дуже великий. Радіоактивне забруднення пов’язане з перевищенням природного рівня вмісту в середовищі радіоактивних речовин, що є джерелом тонізуючого випромінювання. Уміст радіоактивних речовин у біосфері збільшується в результаті ядерних вибухів, розвитку атомної промисловості та енергетики, використанні радіоактивних препаратів у медицині, побуті, аварій на виробничих об’єктах. Основна маса радіоактивних речовин з умістом природних радіонуклідів утворюється в процесі добування та переробки уранових руд, а штучні радіонукліди – при переробці опроміненого палива на радіохімічних заводах. Радіоактивні відходи збирають і заховують відповідно до технологічного режиму. Проте частина з них попадає в природне середовище, відбувається зараження води, повітря, ґрунту, що може в майбутньому викликати суттєві зміни в життєвих циклах людини, рослин і тварин.

Радіаційна небезпека – іонізуюча радіація. Природне тло, утворене космічними променями й накопичене в земній корі невелике, і не являє загрози організмам. Однак людина використовує радіоактивні елементи для виробництва зброї, електроенергії, у медицині, у вимірювальних системах. небезпека іонізуючого випромінювання є й у побуті. Деякі види гірських порід (наприклад, граніт) і будівельних матеріалів мають підвищений уміст радіоактивних елементів, їхнє використання при будівництві будинків призводить до значного випромінювання безпосередньо в приміщеннях.

Вплив радіоактивного випромінювання на живі організми в значних дозах може викликати променеву хворобу у тварин та людей, призвести до найрізноманітніших мутацій. За рахунок споживання радіоактивно забруднених продуктів організмів накопичує в собі радіонукліди (найнебезпечніші – стронцій – 90 та цезій – 137). Особливу небезпеку цей процес становить з огляду на те, що накопичення радіонуклідів відбувається на всіх рівнях трофічних /харчових/ ланцюгів, вершиною яких є людина.

Біологічне забруднення пов'язане із присутністю у воді, повітрі й ґрунті патогенних мікроорганізмів, личинок і лялечок синантропних мух, яєць гельмінтів, кишкових паличок тощо, і розглядається як проникнення (природне або завдяки діяльності людини) в екосистеми та техногенні пристрої організмів, що не властиві їм і, як правило, відсутні в них у нормальному стані. Біогенне забруднення – це поширення небажаних із точки зору людини біогенних речовин (виділень, мертвих тіл) на території, де вони раніше не спостерігались. Мікробне (мікробіологічне) забруднення пов’язане з появою незвичайно великої кількості мікроорганізмів, що пов’язане з масовим їхнім розмноженням на антропогенних субстратах або середовищах, що змінені господарською діяльністю людини. Різновидом мікробного забруднення може бути явище набуття раніше нешкідливою формою мікроорганізмів патогенних властивостей, або здатності подавляти інші організми в екологічних співтовариствах.

Аерозольне забруднення, як основний вид фізико-хімічного забруднення атмосфери, являє собою забруднення повітря дрібнодисперсними рідкими та твердими речовинами у вигляді туману та диму. Ае­розолі – це форма надходження в природне середовища речовин, що спричиняють механічне та хімічне його забруднення.

Хімічне забруднення відбувається в результаті зміни природних властивостей середовища, що перевищують середньобагаторічні колива­ння кількості певних речовин або ж у результаті проникнення в сере­довище хімічних речовин, що були відсутні раніше чи таких, що змі­нюють природну концентрацію до рівня, який перевищує звичайну норму. До найбільш активних речовин-забруднювачів відносяться такі, як сірчистий ангідрид, оксиди азоту, аміак, сполуки фтору, сполуки хлору, сірководень, окис вуглецю, свинець. Особливу увагу слід звернути на вуглеводні, які являють собою неспалені пароподібні рештки палива, що у великій кількості викидаються в атмосферу в результаті роботи бензинових двигунів. Ці речовини володіють сильним отруйним впливом, що викликає розлад нервової та м'язової систем організму людини.

Суттєвою особливістю хімічного забруднення є здатність його агентів вступати в хімічну взаємодію /реакцію/ в природному середовищі /воді, повітрі, ґрунтах/, що призводить до утворення нових речовин з екологічно шкідливими властивостями.

Кількість хімічних забруднень налічує десятки тисяч видів. Найбільше забруднення атмосферного повітря припадає як на частку оксидів вуглецю, диоксида сірки, оксидів азоту, пилу, золи, вуглеводнів. У води суходолу, моря чи океану надходять нафтопродукти, ядохимікати, мінеральні добрива, синтетичні мийні засоби, солі металів, феноли й ін. речовини. У забрудненні ґрунтів переважають побутове й будівельне сміття, ядохімікати, добрива, фекалії, вуглеводні, важкі метали, оксид азоту.

Більшу небезпеку являють синтетичні речовини, яких до тепер синтезовано кілька сотень тисяч з'єднань. Найтоксичніші – препарат ДДТ і диоксин. Препарат ДДТ, синтезований у кінці ХХ століття, під час Другої світової війни, застосовувався для боротьби з тифом, а в 60-ті роки – для боротьби зі шкідниками с/г рослин. На той час його застосування дозволило різко підвищити врожайність, однак потім з'ясувалося, що ДДТ діє не тільки на шкідників, але й на інших тварин у біоценозі, накопичується в харчових ланцюгах і несприятливо діє на людину. У 70-ті роки застосування ДДТ у багатьох країнах було заборонено.

Диоксин – одна з найдужчих і підступних синтетичних отрут, відомих людині. Він уражає організм завдяки здатності сильно підвищувати активність низки окисних ферментів, що приводить до порушення обміну багатьох життєво важливих речовин і придушенню функцій організму. Він довго зберігається в природному середовищі і ефективно переноситься по ланцюгах харчування. У 60-ті роки США використовувало диоксин як екологічну зброю у В'єтнамі шляхом розпилення над лісами з метою опадання листя й повного знищення рослин. Період напіврозпаду диоксина в природі більше 10 років, але він швидко поглинається рослинами й включається в біологічний колообіг, що приводить до його концентрації в тілах ссавців і людини. Диоксин спричиняє мутагенну й канцерогенну дію, аномалії можуть передаватися в спадщину. Диоксин утвориться при виготовленні поліхлорвінілу (основа пластмаси), при спалюванні сміття в печах, при розкладанні будь-яких органічних речовин у присутності джерел хлору. Він з'являється в місцях лісових пожеж.

У сучасній промисловості широко використовуються поліхлоровані рідини для знезаражування, знебарвлення, розкладання багатьох речовин. Ці з'єднання – біфенили – потрапляючи в ґрунт, воду, атмосферу, украй повільно розкладаються. Тому, скільки б їх не було в природному середовищі, згодом вони накопичуються в живих організмах, досягаючи високих концентрацій, у тисячі разів перевищуючих їхній уміст у воді й атмосфері. Для таких речовин безглуздо встановлювати гранично допустимі концентрації (ГДК) й гранично припустимі викиди (ГДВ).

Основними джерелами різноманітних видів забруднення природного середовища є такі:

1. Транспорт є стабільним і найпотужнішим джерелом хімічного забруднення атмосфери та гідросфери, а також шумового забруднення.

2. Газоподібні та рідкі відходи промислового виробництва, зокрема, таких його галузей як чорна та кольорова металургія, хімічна, нафтохімічна, целюлозно-паперова та деякі підприємства харчової промисловості, найбільше забруднюють атмосферу та гідросферу.

3. Тверді та рідкі комунально-побутові відходи, зокрема, сміття, які важко утилізувати через відсутність у нашій країні організаці­йно-господарських умов та відповідних технологій очистки та пере­робки відходів. Ці відходи найбільше забруднюють ґрунти та водой­мища й ріки.

4. Втрати сировини та готової продукції в процесі видобування, транспортування та переробки найбільшою мірою негативно впливають на гідросферу та ґрунти.

Найбільший внесок у забруднення природного середовища вносять:

• теплові електростанції (36% сумарного забруднення промисловістю води й 46% – повітря, 50% і більше водозабору; стічні води створюють не тільки хімічне, але й теплове забруднення водойм), металургійні й хімічні заводи;

• автомобілі – загальна потужність двигунів легкових автомобілів світу в кілька разів перевершує потужність усіх електростанцій світу;

• целюлозно-паперова промисловість – за обсягом забруднених стоків посідає перше місце – понад 15%. У стічних водах підприємств цієї промисловості налічується понад 500 компонентів, причому ГДК визначені лише для 55, найбільшу небезпеку являють собою з'єднання сірки й хлору;

• електронній промисловості властиві досить несподівані екологічні наслідки. Для одержання виробів цієї галузі потрібна дуже чиста сировина, що вимагає багаторазового її очищення водою. При цьому повторне використання води стає неможливим. Перше місце посідає Силіконова долина (південне узбережжя Сан-Франциско), де зосереджені центри електронної й аерокосмічної промисловості;

• сільськогосподарська діяльність – найбільший збиток приносить: застосування пестицидів фунгіцидів, дефоліантів та їм подібних агентів; внесення (особливо нерівномірне) добрив у таких кількостях, що не засвоюються повністю культурними рослинами; скиданні відхо­дів тваринництва великими тваринницькими комплексами. При розкладанні в ґрунті, воді й рослинах названі забруднювачі утворять стійкі й токсичні метаболіти, які передаються далі по харчових ланцюгах.

За територіальним масштабом впливу на природу розрізняють:

- забруднення глобальне – коли забруднюючі речовини знаходять пов­сюдно на планеті незалежно від місця знаходження його джерела;

- регіональне забруднення, при якому забруднюючі речовини знаходяться в межах значних територій /материків, країн, регіонів/, але не охоплюють усю планету;

- локальне забруднення – забруднення невеликої, як правило цілісної в природно-господарському відношенні території /навколо промислово­го підприємства, населеного пункту, великого водоймища/;

- точкове забруднення – від одиничних джерел /труби, неорганізованого одиничного викиду.

Серед галузей і виробництв, які мають найбільший вплив на забруднення атмосферного повітря України, провідне місце посідає енергетична та вугільна промисловість (46% шкідливих речовин від загального обсягу викидів), підприємства металургійної, хімічної та нафтохімічної промисловості.