Загрязнение водной среды: дампинг

Содержание 

1. Введение…………………………………………………………………3
2. Определение радиации и ее разновидности………………………...5
3. Дампинг………………………………………………………………….7
4. Физические основы радиационной безопасности.

     Цели и задачи……………………………………………………………8

5. Общая характеристика влияния дампинга………………………..10
6. Биологическое воздействие радиации……………………………....14
7. Всякая ли радиация убийственна?......................................................15
8. Заключение……………………………………………………………...17
9. Список используемой литературы…………………………………..18

1. Введение

     Удивительно все–таки устроен мир людей. Все  боятся смерти, но, переходя улицу перед  близко идущим транспортом, человек  абсолютно уверен, что под машину попадет кто угодно, только не он.

     А, продолжая с каждым годом наращивать темпы употребления химических отравляющих веществ в растениеводстве и в быту, люди смертельно рискуют. При этом достаточно легко обсуждают вопрос о том, когда же человечество будет отравлено химией окончательно: - в этом или следующем поколении?

     Растет  количество заболеваний известных и ранее неизвестных.

     Еще большими темпами растет индустрия  лекарственных препаратов, в которой уже и специалисту трудно не заблудиться. В постоянной погоне за лекарствами и поисками способов лечения мы редко задумываемся над тем, а где же начало всех наших бед? Попытки поймать змею за хвост, другими словами - лечить только болезни, не дают нужного результата. Избавившись от одной болезни, через некоторое время вас кусает другая.

     Вода  – бесценный дар природы, основа всей жизни на Земле. Почему же мы все еще почти не замечаем и не ценим ее? Она нас поит, она кормит (потому что без воды ничего не растет), и она же так долго была «бесценна» в прямом и переносном смысле слова. Ее много, наверное, потому и отношение к ней такое выработалось. А вот в пустынях за чистую воду часто платят золотом.

     В природе есть основной закон. Закон  сохранения веществ.

     Если  его перефразировать, то получается: «Если вы где–то, что–то выбросили (развеяли по воздуху, слили в речку, закопали в землю), это «что-то» рано или поздно вернется к вам на стол.

     Пыль  и газовые выбросы с кислотными дождями осядут на землю. Эти дожди  растворят попутно и то, что  вы закопали в землю или выбросили  на свалку. А дальше ручейки вольются в реки, реки в моря и океаны. Из таких малых и больших рек и подземных горизонтов мы берем воду для питья, этой водой поливаем свои сады и огороды. И хотя вода обладает уникальной самоочищающей способностью, ей не «по зубам» многие синтезированные человеком вещества, (например, ядохимикаты, применяемые для протравливания зерна и обработки растений, или биологически жесткие, т.е. в природных условиях трудно разлагаемые синтетические моющие средства). И, если последние сами не являются ядами, то в водной среде они, по мнению специалистов, способствуют образованию канцерогенных соединений, вызывающих онкологические заболевания.

     Источниками антропогенного загрязнения гидросферы радиоактивными веществами являются атмосферный  перенос, речные стоки материков  в океаны, ядерные испытания на островах. При этом основные поступления радиоактивного загрязнения идут от:

• Испытаний ядерного оружия;
• Радиоактивных отходов, твердых и жидких, сбрасываемых в море;
• Аварии, в результате которых радиоактивные  вещества попадают в моря и океаны (Чернобыльская авария, аварии судовых и космических ядерных установок).

Радиоактивные вещества вовлекаются морскими организмами  в круговорот веществ. Радионуклиды переходят по пищевой цепи, концентрируются  в морских организмах высших трофических  уровней, создавая прямую угрозу, как для них, так и для людей, вопреки мнению о безопасном разбавлении радиоактивных веществ в океане.

     В своем реферате я хочу рассмотреть  такой вид загрязнения водной среды, как дампинг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Определение радиации и ее разновидности 

     Радиация-это все виды электромагнитного излучения: свет, радиоволны, энергия солнца и множество иных излучений вокруг нас.

     Источниками проникающей радиации, создающими природный фон облучения, являются галактической и солнечное излучение, наличие радиоактивных элементов в почве, воздухе и материалах, используемых в хозяйственной деятельности, а так же изотопов, главным образом калия, в тканях живого организма. Одним из наиболее весомых естественных источников радиации является радон – газ, не имеющий вкуса и запаха.

     Интерес представляет не любая радиация, а  ионизирующая, которая, проходя сквозь ткани и клетки живых организмов, способна передавать им свою энергию, разрывая химические связи внутри молекул и вызывая серьезные изменения в их структуре. Ионизирующее излучение возникает при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков.

     Все ионизирующие излучения делятся  на фотонные и корпускулярные.

К фотонному ионизирующему излучению относятся:

     а) γ - излучение, испускаемое при распаде радиоактивных изотопов или аннигиляции частиц. Гамма-излучение по своей природе является коротковолновым электромагнитным излучением, т.е. потоком высокоэнергетических квантов электромагнитной энергии, длина волны которых значительно меньше межатомных расстояний. Не имея массы, γ-кванты двигаются со скоростью света, не теряя ее в окружающей среде. Они могут лишь поглощаться ею или отклоняться в сторону, порождая пары ионов: частица-античастица, причем последнее наиболее значительно при поглощении γ-квантов в среде. Таким образом, γ-кванты при прохождении через вещество передают энергию электронам и, следовательно, вызывают ионизацию среды. Благодаря отсутствию массы, γ-кванты обладают большой проникающей способностью (до 4-5 км в воздушной среде);

      б) рентгеновское излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц и (или) при изменении энергетического состояния электронов атома.

      Корпускулярное  ионизирующее излучение состоит из потока заряженных частиц (альфа-, бета-частиц, протонов, электронов), кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), свободные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят:

      а) Нейтроны – единственные незаряженные частицы, образующиеся при некоторых реакциях деления ядер атомов урана или плутония. Поскольку эти частицы электронейтральны, они глубоко проникают во всякое вещество, включая живые ткани. Отличительной особенностью нейтронного излучения является его способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы, т.е. создавать наведенную радиацию, что резко повышает опасность нейтронного излучения. Проникающая способность нейтронов сравнима с γ-излучением. В зависимости от уровня носимой энергии условно различают нейтроны быстрые (обладающие энергией от 0,2 до 20 МэВ) и тепловые (от 0,25 до0,5 МэВ). Это различие учитывается при проведении защитных мероприятий. Быстрые нейтроны замедляются, теряя энергию ионизации, веществами с малым атомным весом (так называемыми водосодержащими: парафин, вода, пластмассы и др.). Тепловые нейтроны поглощаются материалами, содержащими бор и кадмий (борная сталь, бораль, борный графит, сплав кадмия со свинцом).

      α-, β-частицы и γ-кванты обладают энергией всего в несколько мегаэлектронвольт  и создавать наведенную радиацию не могут;

      б) β-частицы – электроны, испускаемые  во время радиоактивного распада  ядерных элементов с промежуточной  ионизирующей и проникающей способностью (пробег в воздухе – до 10-20 м);

      в) α-частицы – положительно заряженные ядра атомов гелия, а в космическом  пространстве и атомов других элементов, испускаемые при радиоактивном распаде изотопов тяжелых элементов – урана или радия. Они обладают малой проникающей способностью (пробег в воздухе – не более 10 см), даже человеческая кожа является для них непреодолимым препятствием. Опасны они лишь при попадании внутрь организма, так как способны выбивать электроны из оболочки нейтрального атома любого вещества, в том числе и тела человека, и превращать его в положительно заряженный ион со всеми вытекающими последствиям. Так, α-частица с энергией 5 МэВ образует 150 000 пар ионов.

      Количественное  содержание радиоактивного материала  в организме человека или веществе определяются термином «активность  радиоактивного источника» (радиоактивность). За единицу радиоактивности в  системе СИ принят беккерель (Бк), соответствующий одному распаду в 1 с. Иногда на практике применяется старая единица активности – кюри (Ки). Это активность такого количества вещества, в котором за 1 с происходит распад 37 млрд. атомов.

      Каждый  радионуклид имеет неизменный, присущий только ему период полураспада (время, необходимое для потери веществом половины активности). Например, у урана-235 он составляет 4 470 лет, тогда как у иода-131 – всего лишь 8 суток. 
 
 
 

3. Дампинг

     Многие  страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора , твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов.

     Объем захоронений составляет около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

     Основанием  для дампинга в море служит возможность  морской среды к переработке  большого количества органических и  неорганических веществ без особого ущерба воды.

     Однако  эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается  как вынужденная мера, временная  дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств  присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов.

     Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% 0органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0, 085% свинца; 0,001% ртути; 0, 001% кадмия.

     Во  время сброса и прохождения материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ чисто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и, СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробионтов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля за сбросами отходов в море, решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.

     4. Физические основы радиационной безопасности.

      Цели  и задачи 

     Радиационная  безопасность - новая научно практическая дисциплина, возникшая с момента создания атомной промышленности, решающая комплекс теоретических и практических задач, связанных с уменьшением возможности возникновения аварийных ситуаций и несчастных случаев на радиационно-опасных объектах. Ниже освящается весь комплекс задач, стоящих перед радиационной безопасностью.

     Первой  задачей радиационной безопасности является разработка критериев:

     а) для оценки ионизирующего излучения  как вредного фактора воздействия  на отдельных людей, популяцию в  целом и объекты окружающей среды;

     б) способов оценки и прогнозирования  радиационной обстановки, а также  путей приведения ее в соответствие с выработанными критериями безопасности на основе создания комплекса технических, медико-санитарных и административно-организационных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности в условиях применения атомной энергии в сфере человеческой деятельности.

     Для разработки критериев используются многолетние наблюдения за людьми, работающими на объектах с уровнем  радиации, превышающим фон, а также  эксперименты с животными, искусственно подвергаемыми облучению. Развертывание  радиационной обстановки при аварийных ситуаций прогнозируется на основе математических расчетов и данных, полученных при изучении случившихся аварий за весь период развития атомной промышленности и энергетики.

     В настоящий момент существует разработанная  система допустимых пределов воздействия ионизирующего излучения на человеческий организм, оформленная в виде законодательных документов Норм Радиационной Безопасности (НРБ).

     Второй  немаловажной задачей радиационной безопасности является разработка систем радиационного контроля. Различные условия эксплуатации радиационных установок, набор используемых радиоактивных веществ, экономия материальных средств диктуют необходимость осознанного выбора средств и частоты измерения уровня радиации, концентрации радиоактивных веществ. Так, при эксплуатации g-дефектоскопов достаточно ограничиться контролем уровня g- излучения, а на радиохимических предприятиях наряду с указанным контролем необходимо проводить измерения концентрации радиоактивных газов в воздухе и уровень загрязнения рабочих помещений с целью не допустить пере облучение сотрудников.

     Радиационная  безопасность, кроме перечисленных  выше задач, решает еще две функциональные задачи:

     1) Снижение уровня облучения персонала и населения ниже (в крайнем случае, до) регламентируемого предела на основе следующих мероприятий: технических (создание защитных ограждений, автоматизация технологического процесса, очистка выбросов от радиоактивных веществ), медико-санитарных (обеспечение персонала средствами индивидуальной защиты - СИЗ, снабжение местных штабов ГО средствами защиты населения), организационных (создание специального графика работы в условиях пере облучения).

     2)Создание  эффективных систем радиационного  контроля, позволяющих оперативно  регистрировать изменения в радиационной  обстановке.

     Наконец необходимо отметить, что надежность систем радиационной безопасности намного  выше, чем систем защиты  других отраслей промышленности. Это объясняется тем, что впервые использованная атомная энергия привела к серьезнейшим разрушениям и жертвам и тем самым вызвала относительно предвзятое отношение к ней, что пошло на пользу радиационной безопасности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Общая характеристика влияния дампинга

     Дноуглубительные  работы, сопутствующие им отвалы и  захоронения извлекаемого грунта проводятся практически на всех морских бассейнах для удовлетворения нужд судоходства и других отраслей народного хозяйства.

     Азово-Черноморский бассейн является районом интенсивных  дноуглубительных работ и дампинга. Объем дампинга за 1983-1985 гг. в прибрежной зоне северо-западного шельфа Черного моря только на трех свалках – Одесской, Ильичевской и Дунайской (по данным АзЧерНИРО) превысил 60 млн. м3 грунта.

     Дноуглубительные  работы и дампинг оказывают существенное влияние на окружающую среду и  ее обитателей. Биологические системы в процессе эволюции адаптируются к естественным изменениям отдельных компонентов окружающей среды. Этим объясняется изменчивость экосистемы в известных пределах.

     Загрязнение моря вызывает изменения физических и химических характеристик воды и донных отложений, служащих средой обитания гидробионтов. При загрязнении экосистема не всегда справляется с последствиями изменений внешней среды. Экосистема либо гибнет, либо преобразуется таким образом, что снижается ее продуктивность. Серьезную опасность представляет накопление в тканях живых организмов, вредных для здоровья человека веществ, содержащихся в материалах сброса.

     Одновременно  в момент сброса и некоторое время  после него повышается мутность воды, как в ее толще, так и в придонных  слоях при осаждении взвеси.

     Очевидно, что воздействию сбрасываемых материалов подвергаются организмы полигеали и бентоса, хотя и в разной степени. Степень воздействия зависит от качества и объема материалов сброса, частоты сброса и от гидродинамических условий водоема.

     При оценке действия дампинга на организмы пелагиали следует выделить два момента: воздействие на организмы поверхностного слоя воды и воздействие на организмы собственно пелагиали.

     Влияние дампинга на организмы поверхностного слоя воды практически не изучено. Можно  предположить, что ущерб наблюдается в момент сброса. При этом большая часть организмов вовлекается в толщу воды сбрасываемым грунтом и гибнет. Площадь сброса незначительна, и ущербом можно пренебречь. Если же при сбросе грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, образуется поверхностная пленка, то снижается интенсивность газообмена на границе воздух-вода, что приводит к гибели личинок беспозвоночных, икры, мальков рыб, увеличивается количество нефтеокисляющих организмов. Отрицательное влияние сброса грунта отмечено для рыб на всех стадиях развития и для ракообразных в период линьки.

     Сведения  о влиянии дампинга на организмы  пелагиали весьма ограничены.

     ПЕЛАГИЧЕСКИЕ  ОРГАНИЗМЫ, растения и животные, обитающие в толще воды и на ее поверхности. Среди пелагических организмов различают пассивно плавающих на поверхности воды (плейстон) или в толще воды (планктон) и активно плавающих (нектон). Для пелагических организмов характерны приспособления, обеспечивающие им плавучесть, напр. газовые пузыри саргассума, плавательный пузырь рыб. Ср. Бентос.

     Рассматривая  влияние дампинга на организмы пелагиали, следует учитывать, что сбросы могут  быть регулярными, продолжительными, а  объемы и качество грунтов – весьма различными.

               Главное последствие дампинга  –ухудшение прозрачности воды и увеличение содержания растворенных в воде биогенных и токсических для организмов веществ.

     При повышении мутности воды сокращается  интенсивность фотосинтеза и  падает величина первичной продукции.

     Результатом растворения части биогенных  веществ может стать увеличение концентрации азота и фосфора, что вызывает "цветение" морской воды.

     Отрицательное воздействие сбросов на гидробионты  может наблюдаться и при снижении содержания кислорода в воде. Это  происходит при загрязнении грунтов  органическими веществами, распад которых при осаждении сопровождается потреблением кислорода.

                                 Загрязняющие вещества (нефтепродукты,  тяжелые металлы, радионуклиды, полихлорированные  бифенилы и др.), высвобождаясь  при осаждении материалов сброса, оказывают как непосредственное токсическое действие на морскую экосистему, так и путем их аккумуляции и миграции по трофическим цепям. В каждом отдельном случае необходима интегральная оценка влияния дампинга на биоту пелагиали.

     Однократный дампинг не наносит существенного ущерба планктону благодаря его динамичности, короткому жизненному циклу большинства пелагических организмов, а также быстрому восстановлению физико-химических и биохимических параметров морской воды.

     Влияние дампинга на организмы бентоса вызывает разнообразные последствия, ибо материалы сброса, в конечном итоге, ложатся на дно.

      БЕНТОС (от греч. benthos — глубина), совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоемов. Морской бентос служит пищей многим рыбам и другим водным животным, а также используется человеком (напр., водоросли, устрицы, крабы, некоторые рыбы).

     При засыпании гибнут все организмы  инфауны, малоподвижные и прикрепленные  формы эпифауны, особенно страдают молодые животные. К числу серьезных  отрицательных последствий сброса грунта следует отнести разрушение мест нереста рыб и гибель донной икры.

     Возможность вертикальной миграции бентоса ограничена и зависит от вида, возраста, физиологического состояния организмов, типа грунта и его количества.

     Экспериментально полученные данные о способности к вертикальной миграции моллюсков, засыпанных в аквариумах слоем грунта разной толщины, не могут быть перенесены в природные условия из-за стрессового состояния погребенных животных.

     Если  вертикальные миграции и возможны, то только по периферии участка сброса, где толщина осадка невелика.

     Восстановление  донной фауны в районе дампинга происходит за счет вертикальной и боковой миграции взрослых животных, но, главным образом, за счет пелагических личинок беспозвоночных. Оседание пелагических личинок и их дальнейшее развитие определяется характером субстрата и химическими свойствами воды.

     Наиболее  быстро и успешно реколонизация  районов дампинга происходит тогда, когда сброшенный грунт близок по своим химическим и физическим характеристикам к тому грунту, на который он лег. В этом случае реколонизация длится от нескольких недель и месяцев до нескольких лет. При сбросе грунтов, отличающихся по своим физическим и химическим параметрам от исходных, восстановление донной фауны местными формами уже невозможно. Реколонизация происходит за счет оседания пелагических личинок других видов из соседних районов. Это ведет к изменению видового состава сообщества. Однако, первые шаги в реколонизации мест дампинга еще не означает полного восстановления бентоса.

     В Рижском заливе в районе дампинга, не использующегося в течение 3-5 лет, произошло заселение молодых Macoma baltika в возрасте не более одного года. В связи с тем, что по мере взросления Macoma baltika должны закапываться в грунт, который, видимо, не удовлетворял их потребности, молодые особи гибли. Даже если материал сброса не загрязнен, что почти полностью исключается, реколонизация осуществляется весьма не просто и не скоро.

     Затруднение при реколонизации измененных в  физико-химическом отношении грунтов приводит к изменению видового состава донных сообществ, смене доминирующих форм, элиминированию чувствительных форм, изменение их численности и биомассы. Эти процессы, происходящие только под влиянием сброса грунтов, мало изучены и трудно предсказуемы.

     Трудности заключаются в том, что естественные изменения видового состава численности  и биомассы еще не полностью исследованы. Только многолетние фоновые наблюдения (система мониторинга) изменений  экосистемы могут дать представления  о влиянии загрязнений. К числу подобных исследований принадлежат наблюдения о численном доминировании полихет в Северном море и сокращении численности моллюсков. Здесь находилось сообщество из двух видов моллюсков Abra alba и полихеты Pectinaria koreni – видов, адаптированных к условиям загрязнения. При восстановлении фауны бентоса на новых субстратах может наблюдаться смена видового состава, величин биомассы и численности.

     Процессы  усложняются, если материалы сброса загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, поверхностно-активными веществами, которые не только аккумулируются в тканях организмов, но, перемещаясь по пищевым цепям, оказывают канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие. Загрязненные осадки надолго остаются источником вторичного загрязнения придонных слоев воды и донных организмов.

     Главные пути проникновения загрязняющих веществ  в ткани гидробентоса – покровные  ткани и пищеварительная система. Попадая в организм, часть веществ  со временем выводится, а другая задерживается  в тканях, и концентрация их нарастает на более высоких трофических уровнях.

     Процессы  превращения загрязняющих веществ  при дампинге и аккумуляции их гидробионтами рассматриваются  в ряде работ. Соединения, содержащие металлы обнаружены в тканях съедобных  моллюсков, выловленных в местах сброса отходов железорудной промышленности. В мышцах камбалы, выловленной в Ливерпульской бухте в Ирландском море, обнаружены тяжелые металлы и органические вещества (ДДТ, полихлорбифенилы). Накопление тяжелых металлов и других веществ в тканях промысловых животных ухудшает их качество и делает их опасными для здоровья.