Загрязнение природы человеком представляет собой одну из самых древних проблем истории цивилизации. Человек издавна рассматривал окружающую среду в основном как источник ресурсов, стремясь достигнуть независимости от нее, улучшить условия своего существования. Пока народонаселение и масштабы производства были не велики, а природные пространства были столь обширны, то для достижения поставленных целей люди были согласны пожертвовать частью нетронутой природы, равно как и некоторой степенью частоты воздуха и воды.
Но, очевидно, этот процесс в нашем относительно замкнутом, небеспредельном мире не может продолжаться бесконечно. По мере роста масштабов производства его экологические последствия становились все более серьезными и распространенными, а природные пространства непрерывно сокращались. Расширяя сферу своей деятельности, человек начал создавать искусственную среду обитания - техносферу, в замен естественной природной среды - биосферы. Однако любая сфера практической деятельности человека требует знаний законов природы. Энергетики, проектирующие гидроэлектростанции, столкнулись с проблемами сохранения нерестилищ и рыбных запасов, нарушением естественных водотоков, изменением климата в районе водохранилищ, исключением из хозяйственного пользования площадей плодородных земель. Осушение болот ради расширения площади сельскохозяйственных угодий во многих случаях привело к обратному эффекту - снижению уровня грунтовых вод, гибели пастбищ, лесов, превращению огромных площадей в районы, покрытые песком и торфяной пылью. Предприятия, особенно химические, металлургические, энергетические своими выбросами в атмосферу, сбросами в реки и водоемы, твердыми отходами уничтожают растительный, животный мир, вызывают заболевания у людей. Стремление получать более высокие урожаи обусловило использование минеральных удобрений, пестицидов и гербицидов. Однако их чрезмерное применение приводит к высокой концентрации вредных веществ в сельскохозяйственной продукции, что может вызвать отравление людей. Прежде чем говорить о конкретных примерах загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы, необходимо рассмотреть их определение и сущность.
А начнем с экологии. Экология - это наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и с окружающей средой. Термин «экология» был впервые введен немецким биологом Геккелем в 1869 г. Он образован из двух греческих слов: «ойкос», что означает дом, жилище, «логос» - изучение или наука. Таким образом, буквально экология означает что-то вроде науки о среде обитания.
Сформирован раздел экологии человека, или социальной экологии, где изучаются закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, практические проблемы охраны окружающей среды. Важнейшим разделом экологии является промышленная экология, рассматривающая воздействие объектов промышленности, транспорта и сельского хозяйства на природную среду -и, наоборот, влияние условий природной среды на работу предприятий их комплексов и техносферных регионов,
Экологическая система (экосистема) нашей планеты или ее отдельного региона - это совокупность совместно обитающих равных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной связи друг с другом. Нарушение равновесия в экосистеме, вызывающие необратимые изменения в ней и постепенное ее нарушение (гибель), называется экологическим кризисом.
Экологическая катастрофа - это сравнительно быстро происходящая цепь событий, приводящих к труднообратимым процессам природы (сильное опустынивание или загрязнение, заражение), делающих невозможным ведение хозяйства любого типа, приводящая к реальной опасности тяжелых заболеваний или даже смерти людей.
А теперь переходим к взаимодействию биосферы и человека. В настоящее время хозяйственная деятельность человека приобретает такие масштабы, что нарушаются основные принципы естественного устройства биосферы: энергетический баланс, сложившийся круговорот веществ, сокращается многообразие видов и биологических сообществ.
Согласно концепции выдающегося русского ученого Владимира Ивановича Вернадского, биосфера представляет собой оболочку Земли, включающую как область распространения живого вещества, так и само это вещество.
Таким образом, биосфера - это нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть литосферы Земли, населенные живыми организмами.
Биосфера - самая крупная (глобальная) экосистема Земли.
Биосфера существует по принципу круговорота: практически без отходов. Человек же использует вещество планеты весьма неэффективно, образуя огромное количество отходов - 98% от используемых природных ресурсов, а получаемый полезный общественный продукт составляет не более 2%. Загрязняя биосферу, человек становится потребителем наиболее загрязненной пищевой продукции.
Более того, появились вещества, изменяющие нормальную структуру генов, - мутагены. Мутагенез - изменение генов под воздействием окружающей среды - постоянно происходит в каждом организме. Этот процесс сам по себе закономерен, но в условиях нарастающего загрязнения окружающей среды он выходит из-под контроля природных механизмов, и задача человека - научиться управлять своим здоровьем в условиях реальной окружающей среды.
Виды загрязнения биосферы:
1. Ингредиентное загрязнение - поступление в биосферу веществ, количественно и качественно чуждых ей. Вещества, загрязняющие биосферу, могут быть газо- и парообразные, жидкими и твердыми.
2. Энергетическое загрязнение - шумовое, тепловое, световое, радиационное, электромагнитное.
3. Дистрункционное загрязнение - вырубка лесов, нарушение водотоков, карьерные разработки полезных ископаемых, дорожное строительство, эрозия почв, осушение земель, урбанизация (рост и развитие городов) и другие, то есть представляющие собой изменение ландшафтов и экологических систем в результате преобразования природы человеком.
4. Биоценотическое загрязнение - заключающееся в воздействии на состав, структуру и вид популяции живых организмов.
Загрязнение атмосферы.
Атмосфера - это газообразная оболочка Земля, состоящая из смеси многих газов и пыли. Масса ее очень невелика. Однако роль атмосферы во всех природных процессах огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от космического излучения и ультрафиолетового излучения Солнца. Циркуляция атмосферы влияет на местные климатические условия, а через них -"процессы рельефообразования.
Современный состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Воздух состоит по объему из азота - 78,09%, кислорода - 20,95%, аргона - 0,93%, углекислого газа - 0,03%, неона - 0,0018% и других газов и паров воды.
В настоящее время большое влияние на состав атмосферы оказывает хозяйственная деятельность человека. В воздухе населенных пунктов с развитой промышленностью появилось значительное количество примесей. К основным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, промышленные предприятия. Именно они вызывают загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий - практически постоянные компоненты воздуха промышленных центров. Современное ГЭС мощностью 24 млн. кВт расходует до 20 тысяч тонн угля в сутки и выбрасывает в атмосферу 120-140 т твердых частиц (золу, пыль, сажу).
В близи электростанции, выбрасывающей в сутки 280-360 т СО2, максимальные концентрации с подветренной стороны на расстоянии 200-500, 500-1000 и 1000-2000 м составляют соответственно 0,3-4,9; 0,7-5,5 и 0,22-2,8 мг/м2.
Всего промышленными объектами России в атмосферу выбрасывается ежегодно около 25 млн. т загрязняющих веществ.
В настоящее время по данным, приведенным в комментариях к Закону РФ «Об охране окружающей природной среды» более 70 млн. людей дышат воздухом, в пять и более раз превышающем предельно-допустимые загрязнения.
Увеличение количества автомашин, особенно в крупных городах, приводит и к росту выбросов вредных продуктов в атмосферу. Автотранспорт относится к движущимся источникам загрязнения в жилых районах и местах отдыха. Применение этилированного бензина вызывает загрязнение атмосферного воздуха токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в виде соединений в атмосфере с отработавшими газами, из них 30% оседает на землю сразу за срезом выпускной трубы автомобиля, 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2, 5 - 3 кг свинца в год.
Свыше 250 тыс. т свинца во всем мире ежегодно выбрасывается в воздух с выхлопными газами автомобилей, на долю которых приходится до 98% свинца, попадающего в атмосферу.
К городам с устойчивым повышенным уровнем загрязнения атмосферы относятся: Братск, Грозный, Екатеринбург, Кемерово, Курган, Липецк, Магнитогорск, Новокузнецк, Пермь. Усолье-Сибирское, Хабаровск, Челябинск, Шелехов, Южно-Сахалинск.
В городах существует определенная связь между содержанием пыли в наружном воздухе и воздухе жилых помещений современных городских квартир. В летний период года при средней наружной температуре 20°С в жилые помещения проникает более.90% химических веществ наружного воздуха, а в переходный период (при температуре 2 - 5°С) - 40%.
Загрязнение почв
Литосфера - это верхняя твердая оболочка Земли.
В результате взаимодействия геологических, климатических, биохимических факторов верхний тонкий слой литосферы, превратился в особую среду - почву, где происходит значительная часть обменных процессов между живой и неживой природой.
В результате неразумной хозяйственной деятельности человека уничтожается плодородный слой почвы, она загрязняется и изменяется ее состав.
Значительные потери земель cвязаны с интенсивной сельскохозяйственной деятельностью человека. Многоразовые вспашки земель делают почву беззащитной перед ветрами, весенними наводнениями, в итоге происходит ускоренная ветровая и водная эрозия почвы, ее засоление.
Из-за ветровой и водной эрозии, засоления и других подобных причин в мире ежегодно теряется 5-7 млн. га пашен. Только ускоренная эрозия почв за последнее столетие на планете повлекло за собой потерю 2 млрд. га плодородных земель.
Использование в широких масштабах удобрений, химических ядов для борьбы с вредителями и сорняками предопределяет накопление в почве несвойственных ей веществ. Наконец, громадные площади почвы погибают при горнопромышленных работах, при строительстве предприятий, городов, дорог, аэродромов.
Одно из последствий усиливающейся техногенной нагрузки -интенсивное загрязнение почвенного покрова металлами и их соединениями. В окружающую человека среду введено около 4 миллионов химических веществ. В процессе производственной деятельности человек рассеивает сконцентрированные в земной коре запасы металлов, которые затем вторично аккумулируются в верхнем почвенном слое.
Ежегодно из недр земли извлекается не менее 4 км3 горных пород и руд, причем прирост составляет около 3% в год. Если в древние времена человек использовал лишь 18 элементов таблицы Менделеева, к XVII веку - 25, в XVIII - 29, в XIX - 62, то в настоящее время используются все известные в земной коре элементы.
Как показывают измерения, из всех металлов, отнесенных к первому классу опасности, загрязнение почв свинцом и его соединениями носит наиболее массовый характер. Известно, что при выплавке и рафинировании свинца на каждую получаемую тонну в окружающую среду выбрасывается до 25 кг этого металла.
В связи с тем, что соединения свинца используются в качестве добавок к бензину, автотранспорт является едва ли не основным источником свинцового загрязнения. Поэтому нельзя собирать грибы, ягоды, яблоки и орехи вдоль автодорог, где интенсивно автомобильное движение.
Предприятия горной металлургии, сточные воды с рудников - это наиболее массовые источники загрязнения почв медью. Заражение почв цинком происходит из промышленной пыли, особенно из рудников, и благодаря применению суперфосфатных удобрений, в состав которых входит цинк.
Радиоактивные элементы могут попадать в почву и накапливаться в ней в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалении жидких и твердых радиоактивных отходов промышленных предприятий и научно-исследовательских учреждений, занимающихся изучением и использованием атомной энергии. Радиоактивные изотопы из почв попадают в растения и организмы животных и человека, накапливаясь в определенных тканях и органах: стронций - 90 - в костях и зубах, цезий -137 - в мышцах, йод - 131 - в щитовидной железе.
Кроме промышленности и сельского хозяйства, источниками загрязнения почвы являются жилые дома и бытовые предприятия. Здесь в числе загрязняющих веществ преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода, мусор, выбрасываемый общественными учреждениями: больница, гостиницами, магазинами.
Самоочищение почв практически не происходит или происходит очень медленно. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, откуда токсические вещества могут попасть в растения, организм животных, людей и вызвать нежелательные последствия.
Самое простое определение загрязнения - это привнесение в среду или возникновение в ней новых загрязнителей или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих загрязнителей.
С экологических позиций загрязнение не просто привнесение в среду чуждых ей компонентов, а привнесение их в экосистемы . Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими в состав тканей живых организмов или активно окисляться на воздухе. Такие вещества являются ядами ко всему живому.
Загрязнение окружающей среды подразделяют на природное, вызванное какими-то естественными причинами: извержение вулканов, разломы земной коры, стихийные пожары, пыльные бури и т. д. и антропогенное, возникающее в связи с хозяйственной деятельностью человека.
Среди антропогенных загрязнений выделяют следующие виды загрязнений: физическое, механическое, биологическое, геологическое, химическое.
К физическому загрязнению относят термическое (тепловое), световое, шумовое, вибрационное, электромагнитное, ионизирующее загрязнения.
Источниками повышения температуры грунтов являются подземное строительство, прокладка коммуникаций. Повышение температуры грунтов стимулирует деятельность микроорганизмов, которые являются агентами коррозии различных коммуникаций.
Световое загрязнение - нарушение естественной освещенности среды. Приводит к нарушению ритмов активности живых организмов. Увеличение мутности воды в водных объектах снижает поступление солнечного света на глубину и фотосинтез водной растительности.
Громкость звука зависит от амплитуды звуковых колебаний. Звуковое воздействие оценивают относительной интенсивностью звука (уровень шума), которую численно выражают в децибелах (дБ).
Источниками шума являются все виды транспорта, промышленные предприятия, бытовая техника и др. Мощными источниками шума являются аэропорты, наибольший шум создают самолеты при взлете. Интенсивный шум создает железнодорожный транспорт. В жилых помещениях большое число источников шума: работающие лифты, вентиляторы, насосы, телевизоры, громкие разговоры и т. д.
Шум отрицательно воздействует на здоровье человека. Особенно тяжело переносятся внезапные резкие звуки высокой частоты. При уровне шума более 90 дБ происходит постепенное ослабление слуха, заболевание нервной, сердечно-сосудистой системы, психические расстройства и др.
Особенно существенны последствия воздействия инфразвука и ультразвука. Инфразвук вызывает резонанс в различных внутренних органах человека, нарушается зрение, функциональное состояние нервной системы, внутренних органов, происходит нервное возбуждение, и др.
Вибрационное загрязнение - связано с акустическими колебаниями разных частот и инфразвуковыми колебаниями. Источниками инфразвуковых колебаний, и связанной с нимивибрации являются компрессорные, насосные станции, вентиляторы, виброплощадки, кондиционеры, градирни, турбины дизельных электростанций. Вибрации распространяются по металлическим конструкциям оборудования и через их основания достигают фундаментов общественных и жилых зданий, передаются на ограждающие конструкции отдельных помещений.
Вибрации негативно воздействуют на людей, вызывают раздражающее действие и служат помехой в работе и отдыхе. При передаче вибраций происходит неравномерная осадка фундаментов и оснований, что может привести к деформации и разрушению инженерных сооружений.
4. Таяние ледников.
Современное оледенение Земли можно считать одним из самых чутких индикаторов происходящих глобальных изменений. Спутниковые данные показывают, что начиная с 1960-х годов произошло уменьшение площади снежного покрова примерно на 10%. С 1950-х годов в Северном полушарии площадь морского льда сократилась почти на 10-15%, а толщина уменьшилась на 40%. По прогнозам экспертов Арктического и Антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург), уже через 30 лет Северный ледовитый океан в течение теплого периода года будет полностью вскрываться из под льда.
По данных ученых, толща Гималайских льдов тает со скоростью 10-15 м в год. При нынешней скорости этих процессов две трети ледников исчезнут к 2060 году, а к 2100 все ледники растают окончательно. Ускоренное таяние ледников создает ряд непосредственных угроз человеческому развитию. Для густонаселенных горных и предгорных территорий особую опасность представляют лавины, затопления или, наоборот, снижение полноводности рек, а как следствие сокращение запасов пресной воды.
5. Сельское хозяйство.
Влияние потепления на продуктивность сельского хозяйства неоднозначно. В некоторых районах с умеренным климатом урожайность может увеличиться в случае небольшого увеличения температуры, но снизится в случае значительных температурных изменений. В тропических и субтропических регионах урожайность в целом, по прогнозам, будет снижаться.
Самый серьезный удар может быть нанесен беднейшим странам, наименее всего готовым приспособиться к изменениям климата. По данным МГЭИК, к 2080 г. число людей, сталкивающихся с угрозой голода, может увеличиться на 600 млн.чел., что вдвое больше числа людей, которые сегодня живут в бедности в Африке к югу от Сахары.
6. Водопотребление и водоснабжение.
Одним из последствий климатических изменений может стать нехватка питьевой воды. В регионах с засушливым климатом (Центральная Азия, Средиземноморье, Южная Африка, Австралия и т. п.) ситуация еще более усугубиться из-за сокращения уровня выпадения осадков.
Из-за таяния ледников существенно снизиться сток крупнейших водных артерий Азии - Брахмапутры, Ганга, Хуанхэ, Инда, Меконга, Салуэна и Янцзы. Недостаток пресной воды коснется не только здоровья людей и развития сельского хозяйства, но также повысит риск политических разногласий и конфликтов за доступ к водным ресурсам.
7. Здоровье человека.
Изменение климата, по прогнозам ученых, приведет к повышению рисков для здоровья людей, прежде всего менее обеспеченных слоев населения. Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду. Аномально высокие температуры могут привести к обострению сердечнососудистых, респираторных и других заболеваний.
Повышение температуры может привести к изменению географического распространения различных видов, являющихся переносчиками заболеваний. С повышением температуры ареалы теплолюбивых животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров) будут распространяться севернее, в то время как люди, населяющие эти территории, не будут обладать иммунитетом к новым заболеваниям.
По мнению экологов, предотвратить полностью прогнозируемые изменения климата человечеству вряд ли удастся. Однако в человеческих силах смягчить климатические изменения, сдержать темпы роста температуры с тем, чтобы избежать опасных и необратимых последствий в будущем.
В первую очередь, за счет:
1. Ограничения и сокращения потребления ископаемого углеродного топлива (угля, нефти, газа);
2. Повышения эффективности потребления энергии;
3. Внедрения мер по энергосбережению;
4. Более широкого использования неуглеродных и возобновляемых источников энергии;
5. Развития новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий;
6. Через предотвращение лесных пожаров и восстановление лесов, поскольку леса - естественные поглотители углекислого газа из атмосферы .
Парниковый эффект имеет место не только на Земле. Сильный парниковый эффект - на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 475 градусов. Климатологи полагают, что Земля избежала такой участи благодаря наличию на ней океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк - посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы, там и остается. В результате на планете наблюдается неуправляемый парниковый эффект.
Анализ данных общего содержания озона (ОСО) подтвердил тенденцию уменьшения атмосферного озона, отмеченную в обзорах ВМО еще в 1995 г. С 1979 года по настоящее время годовое содержание озона понизилось на 4-5% глобально и ~ на 7% в средних широтах обоих полушарий. В последние десятилетия значительное уменьшение ОСО, ранее наблюдавшиеся в основном над Антарктидой, стало заметно проявляться в районах Арктики и в прилегающих к ним районах Северного полушария.
Исследовательские работы, проведенные Центральной аэрологической обсерваторией (ЦАО) и Главной геофизической обсерваторией (ГГО), установили, что если в период 1979-1993 г.г. происходило уменьшение среднегодового ОСО, то в дальнейшем ситуация стабилизировалась. С увеличением объема наблюдений, позволяющих все более подробно количественно описывать эволюцию озонового слоя, появляются новые свидетельства того, что происходящие изменения связаны не только с антропогенными воздействиями, а и в значительной степени с изменениями циркуляции атмосферы.
Мониторинг состояния озонового слоя над Россией обеспечивается измерениями ОСО на 30 станциях Росгидромета, 16 российских станций расположены в широтной зоне 60-85.с.ш., что весьма повышает ценность полученной на них информации. В зоне ответственности Северного УГМС работают 3 станции: Архангельск, Диксон, Печора. Наблюдения на них проводятся под методическим руководством ГГО с помощью фильтровых озонометров М-124 более 30 лет. В настоящее время на одной станции проходит испытания установка, с помощью которой появится возможность производить прямые измерения УФ - радиации Солнца, проникающей к поверхности Земли.
УФ излучение в умеренных дозах имеет профилактическое и терапевтическое значение, оказывая общее благотворное действие на организм человека. Наиболее сильное воздействие на человека и биосферу оказывает УФ-В излучение (длина волны от 280 до 315 нм). Передозировка естественного УФ-В излучения опасна для здоровья человека, вызывая у людей ожог кожного покрова, в некоторых случаях злокачественную меланому с большой наклонностью к метастазированию, а также катаракту и иммунодефицит.
Массовым источником загрязнения окружающей среды стали химикаты, применяемые в сельском хозяйстве, строительстве и в быту: минеральные удобрения, ядохимикаты, растворители, аэрозоли, лаки и краски. На планете выпускается или используется 5 млн различного рода химических веществ и соединений. Токсичность действия изучена только у 40 тыс. веществ.
Сельское хозяйство.
Вторым основным потребителем воды является сельское хозяйство, использующее ее для орошения полей. Стекающая с них вода насыщена растворами солей и почвенными частицами, а также остатками химических веществ, способствующих повышению урожайности. К ним относятся инсектициды; фунгициды, которые распыляют над фруктовыми садами и посевами; гербициды, знаменитое средство борьбы с сорняками; и прочие пестициды , а также органические и неорганические удобрения, содержащие азот, фосфор, калий и иные химические элементы. Кроме химических соединений, в реки попадает большой объем фекалий и других органических остатков с ферм, где выращиваются мясо-молочный крупный рогатый скот, свиньи или домашняя птица. Много органических отходов также поступает в процессе переработки продукции сельского хозяйства (при разделке мясных туш, обработке кож, производстве пищевых продуктов и консервов и т.д.).
В развивающихся странах от загрязнений воды ежегодно умирает до 9 млн человек. По подсчетам ученых, уже в 2000 г. более 1 млрд человек испытывали недостаток в питьевой воде. Вообще воды на Земле много. Гидросфера содержит примерно 1,6 млрд км3 свободной воды; 1,37 млрд км3 ее приходится на Мировой океан. На континентах — 90 млн км3, из них 60 млн км3 воды находится под землей — почти вся эта вода соленая, 27 млн км3 воды запасено в ледниках Антарктиды, Арктики, высокогорья. Полезный запас доступных пресных вод, сосредоточенных в реках, озерах и под землей до глубины 1 км, исчисляется 3 млн км3. Вся пресная вода при современных темпах использования ее в промышленности и сельском хозяйстве давно была бы истрачена, если бы не существовал ее круговорот в природе. Благодаря энергии Солнца вода с поверхности океана испаряется и в виде осадков разносится по всей планете.
Насыщая почву влагой и питая все живое на Земле, вода снова стекает в океан. И циклы повторяются бесконечно, связывая воедино все водные ресурсы планеты. Имеющейся пресной воды вполне хватило бы человечеству и сейчас, и в будущем. В среднем в мире для бытового водоснабжения в год расходуется 30 м3 воды на человека, из которых около 1 м3 предназначено для питья. Несмотря на громадное потребление воды для нужд промышленности и сельского хозяйства, мировых запасов чистой воды хватило бы для 20-25 млрд людей. Однако в ближайшем будущем нам угрожает водный кризис. И не потому, что воды не хватает, а потому, что человек загрязняет ее, делает непригодной не только для питья, но и вообще для жизни всех обитателей водоемов и рек. Сберечь и оградить воду от вредных воздействий — значит, сохранить жизнь на Земле.
Проблема недостатка пресной воды возникла по трем основным причинам:
1) интенсивное увеличение потребностей в воде в связи с быстрым ростом народонаселения планеты и развитием отраслей деятельности, требующих огромных затрат водных ресурсов;
2) потери пресной воды вследствие сокращения водоносности рек и других причин;
3) загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками.
Потери пресной воды могут происходить по разным причинам. Важное место в этом занимает явление сокращения водоносности свойственное большинству рек стран мира. Связано оно с вырубкой лесов, распашкой лугов, осушением пойменных болот и т. д., что вызывает, с одной стороны, усиление поверхностного стока и увеличение стекающей в море воды, а с другой — сокращение уровня грунтовых вод, питающих реки и поддерживающих их водоносность. По этой причине во многих странах сильно сокращаются запасы подземных вод. В США, например, с 1910 по 1957 г. ее запасы уменьшились с 490 до 62 млрд. м3.
Большие потери воды имеют место при ее использовании. В большинстве городов мира вода подается без счетчиков, в результате чего создается ложное представление об ее безграничных запасах, и ею слишком щедро пользуются. Много воды теряется в результате фильтрации ее через стенки оросительных каналов.
Загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками особенно сказывается на недостатке пресной воды. Вода многих загрязненных рек и озер становится непригодной не только для питья, но и для других бытовых и промышленных нужд.
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЕГРАДАЦИЯ
Процесс, в результате которого снижается способность экосистем поддерживать постоянство качества жизни. Экосистема в самых общих чертах может быть определена как взаимодействие живых организмов с их окружением. Результаты такого взаимодействия на суше - это обычно устойчивые сообщества, т.е. совокупности животных и растений, связанных друг с другом, а также с ресурсами почвы, воды и воздуха. Область науки, изучающая функционирование экосистем, называется экологией. Природа экосистемных взаимодействий варьирует от чисто физических, таких, как влияние ветров и дождей, до биохимических, к которым можно отнести, например, обеспечение метаболических потребностей разных организмов или разложение органических отбросов, возвращающее в среду те или иные химические элементы в форме, пригодной для повторного использования.
Если под влиянием каких-то факторов эти взаимодействия становятся несбалансированными, то изменяются внутренние связи в экосистеме, и ее способность обеспечивать существование разнообразных организмов может значительно уменьшиться. Самая частая причина деградации окружающей среды - это деятельность человека, постоянно наносящая ущерб состоянию почв, воды и воздуха. Естественные перемены в экосистемах, как правило, происходят очень постепенно и являются составной частью эволюционного процесса. Однако многие перемены вызваны такими внешними воздействиями, к которым система не приспособлена. Чаще всего эти воздействия связаны с деятельностью человека, но иногда являются результатом природных катастроф. Так, например, извержение в 1980 вулкана Сент-Хеленс в северо-западной части США привело к глубоким изменениям ряда природных экосистем.
Поддержание нормального функционирования наземных экосистем зависит от четырех факторов: качества воды, качества почвы, качества воздуха и сохранения биоразнообразия. Осознание угрозы окружающей среде. Деятельность человека, разрушительная для природной среды, - это обычно слишком интенсивная эксплуатация каких-либо ресурсов или загрязнение экосистем синтетическими токсичными веществами, действие которых не может быть полностью нейтрализовано природными процессами. В большинстве случаев деградация природной среды начинает по-настоящему беспокоить общество только тогда, когда оно видит, что в результате деятельности человека вдруг существенно снизилась продуктивность экосистем.
Так, 1960-е и 1970-е годы стали периодом серьезной озабоченности по поводу незащищенности различных экосистем и отдельных биологических видов от загрязнения, вызванного развитием промышленности и городского хозяйства. Широкое применение в 1940-х и 1950-х годах в качестве пестицидов двух хлорсодержащих углеводородов, ДДТ и дильдрина, как выяснилось, имело тяжелые последствия для популяций многих видов птиц. Эти вещества, попадая в организм птиц с пищей, накапливались в них в высоких концентрациях и вызывали истончение скорлупы яиц - это препятствовало размножению и привело к значительности сокращению численности. Особенно пострадали такие птицы, как белоголовый орлан и некоторые виды соколов.
См. также ПЕСТИЦИДЫ. Однако, как это часто бывает и в других случаях, связанных с экологическими проблемами, мнения о пользе и вреде пестицидов расходятся. К примеру, практика использования ДДТ отнюдь не сводится только к отрицательным последствиям. В Шри-Ланке (на Цейлоне) в 1948 было отмечено 2,8 млн. случаев заболевания малярией, но применение ДДТ для истребления комаров, переносящих возбудителя этой болезни, привело к тому, что в 1963 наблюдалось всего 17 случаев заболевания малярией. В 1964 использование ДДТ в Шри-Ланке было запрещено, и к 1969 число заболевших малярией вновь выросло до 2 млн. человек. Необходимо все же отметить, что успех, достигнутый с помощью ДДТ, мог оказаться временным, поскольку комары, как и другие насекомые, способны за ряд поколений выработать устойчивость к пестицидам.
ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ
Можно ли восстановить поврежденную экосистему? В некоторых случаях деградация окружающей среды бывает обратимой, и чтобы вернуть систему в исходное состояние, достаточно просто прекратить дальнейшее загрязнение и дать системе очиститься за счет природных процессов. В других случаях, например при попытках восстановить леса Западной Африки или соленые марши (заболоченные места) на восточном побережье Северной Америки, достигнутые успехи были очень скромными. Часто к моменту, когда деградация окружающей среды становится очевидной, соответствующие экосистемы оказываются настолько поврежденными, что восстановить их уже невозможно.
В период между 1960 и 1990 народонаселение земного шара почти удвоилось, достигнув 5,3 млрд. человек, а к 2025 ожидается, что оно будет составлять 8,5 млрд. Поскольку с ростом численности населения растут и потребности в продуктах питания, жилье и проч., а освоенное пространство ограниченно, деятельность человека начинает распространяться на такие регионы, которые ранее считались малопригодными для заселения (маргинальными), будучи слишком влажными, или слишком засушливыми, или слишком удаленными. В будущем основная активность в деле охраны природы, видимо, развернется именно в подобных маргинальных экосистемах - в заболоченных и аридных местностях, а также в дождевых тропических лесах.
Среди причин истощения, загрязнения и разрушения природной среды, исходящих от антропогенной деятельности человека, можно выделить объективные и субъективные. К объективным можно отнести следующие.
Во-первых, это предельные способности земной природы к самоочищению и саморегуляции. До определенного времени земная природа перерабатывает, очищает отходы человеческого производства, как бы защищая себя от их вредного воздействия. Но возможности ее ограничены. Емкость природной среды не позволяет перерабатывать все возрастающие масштабы отходов хозяйственной деятельности человека, и их накопление создает угрозу глобального загрязнения окружающей среды.
Во-вторых, физическая ограниченность земельной территории рамками одной планеты. Вследствие этого запасы полезных ископаемых — каменного угля, нефти и других, которые используются человеком, постепенно расходуются и перестают существовать. Перед человечеством стоят новые, более грандиозные задачи по изысканию альтернативных источников энергии.
В-третьих, безотходность производства в природе и отходность человеческого производства. В природе производство осуществляется по замкнутому циклу. Оно безотходно. Конечный же продукт производственной деятельности становится исходным для нового производственного цикла. В отличие от природного человеческое производство в своей массе и своей основе является отходным. Иначе говоря, конечный продукт производства не является и не становится исходным для следующего цикла, а идет в отходы. Подсчитано, что для жизнедеятельности человека необходимо в год расходовать не менее 20 т природных ресурсов. Из них лишь 5—10 % идут на продукцию, а 90-95 % поступают в отходы. Чрезвычайной отходностью человеческого производства создается загрязнение окружающей среды вредными, не свойственными для природы веществами, что ведет к преждевременному истощению природной среды и в конечном счете к разрушению экологических систем природы.
В-четвертых, познание и использование человеком законов развития природы. Дело в том, что законы развития природы, определяющие последствия человеческой деятельности, человек вынужден познать не умозрительно и не путем лабораторных анализов, а в процессе использования природы, путем накопления опыта ведения хозяйства.
Здесь следует назвать две особенности проявления результатов воздействия человека на природную среду. Первая касается влияния во в р е м е н и. Результаты производственно-хозяйственной деятельности, загрязнение окружающей среды, разрушение ее экологических связей проявляются не только в настоящем, при жизни данного поколения, но и в будущем, при жизни других поколений, где человек не может быть свидетелем пагубных последствий его господства над природой.
Вторая особенность относится к проявлению последствий хозяйственной деятельности в пространстве. Воздействие, оказываемое хозяйствованием на природу в определенном месте, в определенной точке, благодаря действующим законам единства и взаимосвязи природной среды оказывает свое влияние на другие регионы, отдаленные от точки воздействия человека на окружающую среду. Подобное своеобразие способно создавать ложное представление о якобы безвредной той или иной хозяйственной деятельности, об отсутствии непосредственно вредных, точнее, отрицательных симптомов экономической деятельности.
Именно через свой печальный опыт хозяйствования в природе человечество познает пагубные последствия своей деятельности. Человечество узнает, что уничтожение лесов ведет к исчезновению почвенного покрова, лишает его необходимых для сельского хозяйства почвенных угодий, к обмелению, а в последующем и к исчезновению рек, водоемов, к уменьшению кислородного запаса планеты и лишению окружающей среды других средозащитных функций, которые выполняют леса; что массовое загрязнение окружающей среды порождает болезни, ведет к деградации человеческой личности, вредно отражается на здоровье будущих поколений.
Так, нынешнее поколение — более молодое — уже может ощущать на себе результаты загрязнения, отмеченного в 70—80-е годы, когда это поколение формировалось, рождалось и росло. Это подтверждают данные о нервных заболеваниях, о возрастании процента рождаемости дефективных людей (с 4 % увеличилось до 11 %). Все эти печальные результаты человек, к сожалению, познает в процессе накопления своего опыта. Но, обогащенный этим опытом, он постоянно прогнозирует устранение отрицательных последствий для настоящего и будущего людей, для всей окружающей среды.
Вторую группу составляют субъективные причины. Среди них необходимо отметить, в о-п е р в ы х — недостатки организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды. В о-в т о р ы х, дефекты экологического воспитания и образования. Несмотря на достижения общественного и технического прогресса, конец XX в., к сожалению, характеризуется господством потребительской психологии человека по отношению к природе.
Человек родился и вырос на потребительской психологии по отношению к природе. Он всегда рассматривал природу прежде всего как источник своего существования, как ресурс, а не как объект его забот и охраны.
Несмотря на многочисленные дискуссии о рациональном природопользовании, которые, естественно, усилились на рубеже двух веков, психология основной массы людей осталась на потребительском уровне. Об этом свидетельствуют многочисленные данные социологических опросов населения, и в частности, одного из опросов, проведенных среди москвичей. В нем было.поставлено два вопроса. На первый — самые важные социальные проблемы, требующие неотложного решения, — 50 % назвали улучшение медицинского обслуживания, 44 % — снабжение продуктами; 37 % на первое место поставили жилищные проблемы, 30 % — пенсионное обеспечение. Проблема охраны окружающей среды отнесена к числу прочих вопросов и не получила существенного процента в этом перечне. Конечно, надо сделать скидку на трудности переживаемого периода, но в целом такие ответы свидетельствуют о потребительской психологии человека.
Исследования ученых проблем охраны окружающей среды показывают тесную связь между мерами по охране природы и состоянием не только здоровья, но и нравственности человека. Между человеком и природой существует диалектическая взаимосвязь. Человек воздействует на природу, приспосабливая ее для решения своих практических задач. Преобразованная человеком природа, приспособленная им для решения его задач по системе обратной связи воздействует на человека, формирует его личность, его нравственный и духовный облик.
Интересные и оригинальные исследования о связи алкоголизма с загрязненностью окружающей среды описаны А.В. Яблоковым в книге «Иного не дано» (Прогресс, 1988 г., с. 253). Провели эксперимент: в нормальную экологическую среду поместили крыс, поставив перед ними чистую воду и воду, разбавленную слабым раствором спирта. Крысы выбрали чистую воду. Затем изменили экологическую среду, загрязнив ее углекислым газом в нормах, которые приближены к крупным городам. Крысы стали пить не воду, а раствор, разбавленный спиртом. Этот эксперимент наводит нас на мысль, что ухудшение экологической обстановки, особенно в крупных городах, где велика концентрация населения, ведет к вспышкам алкоголизма, наркомании и другим вредным социальным порокам.
В числе субъективных факторов, влияющих на состояние окружающей среды, надо назвать еще два. Это экологическое невежество и экологический нигилизм. Общим у них является пренебрежение знанием и использованием экологических закономерностей в общении человека и окружающей среды — своего рода экологический анархизм. Особенности этих факторов не имеют существенного значения. Экологическое невежество — нежелание изучать законы взаимосвязи человека и окружающей среды; экологический нигилизм — нежелание руководствоваться этими законами, пренебрежительное к ним отношение. Нигилист может и обладать знаниями этих законов, но относиться пренебрежительно к их применению, игнорировать их в экономической деятельности. Экологическое невежество и экологический нигилизм в сочетании с потребительской психологией заняли господствующее место среди проблем охраны окружающей природной среды.
Наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение, с которым связаны так или иначе основные острейшие экологические ситуации. Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких, газообразных веществ, микроорганизмов, энергии (в виде звуковых волн, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и других форм жизни.
Загрязнитель – это вещество, физический фактор, биологический вид, находящиеся в окружающей среде в количестве, выходящем за пределы их естественного содержания в природе. Иными словами загрязнитель – это все то, что не в том месте, не в то время, не в том количестве присутствует в окружающей среде.
Любое вещество или фактор может стать загрязнителем при определенных обстоятельствах. Например, катионы натрия необходимы организму для поддержания электролитического равновесия, проведения нервных импульсов, активизации пищеварительных ферментов. Однако в больших количествах соли натрия ядовиты; так, 250 г поваренной соли является летальной дозой для человека.
Последствиями загрязнений любого типа могут стать:
– нарушение систем жизнеобеспечения на локальном, региональном, глобальном уровнях: изменение климата, снижение естественной скорости круговорота веществ и энергии, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека и других живых существ;
– вред для здоровья человека: распространение инфекционных заболеваний, раздражение и болезни дыхательных путей, изменения на генетическом уровне, изменение репродуктивной функции, раковые перерождения клеток;
– нанесение ущерба растительности и животному миру; снижение продуктивности лесов и продовольственных культур, вредное воздействие на животных, что приводит к их вымиранию;
– нанесение ущерба имуществу: коррозия металлов, химическое и физическое разрушение материалов, зданий, памятников;
– неприятное и эстетически неприемлемое воздействие: неприятный запах и вкус, уменьшение видимости в атмосфере, загрязнение одежды.
Загрязнение природной среды можно контролировать на входе и выходе. Контроль на входе препятствует проникновению потенциального загрязнителя в окружающую среду или резко сокращает его поступление. Например, примеси серы могут быть удалены из угля до его сжигания, что предотвратит или резко снизит появление в атмосфере диоксида серы, вредного для растений и дыхательной системы. Контроль на выходе направлен на ликвидацию отходов, уже попавших в окружающую среду.
Классификация загрязнителей
Различают природные и антропогенные источники загрязнения. Природное загрязнение связано с деятельностью вулканов, лесными пожарами, селевыми потоками, выходом полиметаллических руд на поверхность земли; выделением газов из недр земли, деятельностью микроорганизмов, растений, животных. Антропогенное загрязнение связано с хозяйственной деятельностью человека.
Классификация антропогенных (техногенных) воздействий , обусловленных загрязнением среды, включает основные категории:
1.Материально-энергетические характеристики воздействий : механические, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, акустические), химические, биологические факторы и агенты, их различные сочетания. В большинстве случаев в качестве таких агентов выступают эмиссии (т.е. испускания – выбросы, стоки, излучения и т.п.) различных технических источников.
2.Количественные характеристики воздействия : сила и степень опасности (интенсивность факторов и эффектов, массы, концентрации, характеристики типа «доза – эффект», токсичность, допустимость по экологическим и санитарно-гигиеническим нормам); пространственные масштабы, распространенность (локальные, региональные, глобальные).
3.Временные параметры воздействий по характеру эффектов : кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженным или скрытными следовыми эффектами, обратимые и необратимые, актуальные и потенциальные, пороговость эффектов.
4.Категории эффектов воздействия: различные живые реципиенты (способные воспринимать и реагировать) – люди, животные, растения, а также компоненты окружающей среды, к которым относятся: среда поселений и помещений, природные ландшафты, почва, водные объекты, атмосфера, околоземное пространство; сооружения.
В пределах каждой из этих категорий возможно определенное ранжирование экологической значимости факторов, характеристик и объектов. В целом по природе и масштабам актуальных воздействий наиболее существенны химические загрязнения, а самая большая потенциальная угроза связана с радиацией. В последнее время особую опасность представляет не только рост загрязнений, но и их суммарное влияние, часто превышающее по конечному эффекту простое суммирование воздействий, имеющее «пиковый» эффект – синергизм . Что касается объектов воздействия, то на первом месте стоит человек.
Источниками антропогенного загрязнения окружающей среды являются предприятия промышленности, энергетики, сельского хозяйства, строительства, транспорта, производства и потребления продуктов питания, использования предметов быта.
Источниками техногенных эмиссий могут быть организованные и неорганизованные, стационарные и подвижные . Организованные источники оборудованы специальными устройствами для направленного вывода эмиссий (труба, вентиляционные шахты, сбросные каналы), эмиссии от неорганизованных источников произвольны. Источники различаются также по геометрическим характеристикам (точечные, линейные, площадные) и по режиму работы – непрерывному, периодическому, залповому.
Источниками химического и теплового загрязнения являются термохимические процессы в энергетике – сжигание топлива и связанные с ним термические и химические процессы. Попутные реакции связаны с содержанием в топливе различных примесей, с окислением азота воздуха и со вторичными реакциями уже в окружающей среде.
Все эти реакции сопровождают работу тепловых станций, промышленных печей, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и реактивных двигателей, процессы металлургии, обжига минерального сырья. Наибольший вклад в энергетически зависимое загрязнение среды вносит энергетика и транспорт. В среднем в топливной теплоэнергетике на 1 т условного топлива выбрасывается около 150 кг загрязнителей.
Рассмотрим баланс веществ «среднего» легкового автомобиля при расходе горючего 8 л (6 кг) на 100 км. При оптимальной работе двигателя сжигание 1 кг бензина сопровождается потреблением 13,5 кг воздуха и выбросом 14,5 кг отработанных веществ. В выбросах регистрируются до 200 соединений. Общая масса загрязнений – в среднем около 270 г на 1 кг сжигаемого бензина в пересчете на весь объем горючего, потребляемого легковыми автомобилями мира, составит около 340 млн т; для всего автомобильного транспорта – до 400 млн т.
По масштабам загрязнения могут быть местными , локальными, характеризующимся повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленное предприятие); региональными , когда под воздействие попадают большие пространства (бассейн реки, государство); глобальным , когда загрязнение обнаруживается в любой точке планеты (загрязнение биосферы) и космическим (мусор, отработанные ступени космических аппаратов).
Как правило, многие антропогенные загрязнители ничем не отличаются от природных, исключение составляют ксенобиотики, чужеродные для природы вещества. Это произведенные химической промышленностью искусственные и синтетические соединения: полимеры, поверхностно-активные вещества. В природе отсутствуют агенты для их разложения, усвоения, поэтому они накапливаются в окружающей среде.
Различают первичное и вторичное загрязнение . При первичном загрязнении вредные вещества образуются непосредственно в ходе природных или антропогенных процессов. При вторичном загрязнении вредные вещества синтезируются в окружающей среде из первичных; образование вторичных загрязнителей зачастую катализируется солнечным светом (фотохимический процесс). Как правило, вторичные загрязнители токсичнее первичных (из хлора и оксида углерода образуется фосген).
Все виды загрязнения среды можно объединить в группы: химическое, физическое, физико-химическое, биологическое, механическое, информационное и комплексное.
Химическое загрязнение связано с поступлением в окружающую среду химических веществ. Физическое загрязнение связано с изменением физических параметров среды: температуры (тепловое загрязнение), волновых параметров (световое; шумовое, электромагнитное); радиационных параметров (радиационное и радиоактивное). Формой физико-химического загрязнения является аэрозольное (смог, дым).
Биологическое загрязнение связано с внесением в среду и размножением нежелательных для человека организмов, с проникновением или интродукцией в природные системы новых видов, что вызывает негативные изменения в биоценозах. Засорение среды материалами, оказывающими неблагоприятное механическое воздействие без физико-химических последствий (мусор) называется механическим загрязнением . Комплексное загрязнение среды – тепловое и информационное, обусловлено совместным действием различных видов загрязнения.
Некоторые загрязнители приобретают ядовитые свойства после попадания в организм в процессе происходящих там химических превращений. Одно и то же вещество или фактор может вызывать множественное действие на организм.
Результат действия загрязнителей на организм человека проявляется различно. Яды действуют на печень, почки, системы кроветворения, крови, органов дыхания. Канцерогенный и мутагенный эффекты – в результате изменения информационных свойств половых и соматических клеток, фиброгенный – появления доброкачественных опухолей (фибром); тератогенный – уродства у родившихся; аллергенный – вызывающие аллергические реакции: поражение кожных покровов (экземы), дыхательных путей (астмы); нейро- и психотропный эффект связан с воздействием токсиканта на центральную нервную систему организма человека.
По механизму действия загрязнителя на организм различают:
– вещества раздражающего действия, которые изменяют рН слизистой оболочки или раздражают нервные окончания;
– вещества или факторы, изменяющие соотношение окислительных и восстановительных реакций в организме;
– вещества, необратимо связывающиеся с органическими или неорганическими соединения, из которых состоят ткани;
– жирорастворимые вещества, нарушающие функции биологических мембран;
– вещества, замещающие химические элементы или соединения в клетке;
–факторы, влияющие на электромагнитные и механические колебательные процессы в организме.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ – привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.
Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду.
Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.
Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов.
Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В 19 в., когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера.
В середине 20 в. некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека.
Хотя химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений (рис. 1), для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений (рис. 2). Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества.
В зависимости от особенностей циклов массообмена загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную территорию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов – глобальные, региональные и локальные
Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы.
В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992) (). Главное в Протоколе – количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО 2 , в атмосферу в 2008–2012. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы – 100% от уровня 1990. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии – 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола .
К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров.
В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно поживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе.
Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зарастание водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей.
В качестве примера, показывающего изменения структуры биологического круговорота в результате деятельности человека, можно рассмотреть данные для лесной зоны европейской части России (таблица). В доисторические времена вся эта территория была покрыта лесами, сейчас их площадь уменьшилась почти вдвое. Их место заняли поля, луга, пастбища, а также города, поселки, транспортные магистрали. Уменьшение общей массы некоторых элементов за счет общего уменьшения массы зеленых растений компенсируется внесением удобрений, которое вовлекает в биологическую миграцию значительно больше азота, фосфора и калия, чем естественная растительность. Вырубка леса и распашка почв способствуют усилению водной миграции. Таким образом, существенно увеличивается содержание соединений некоторых элементов (азота, калия, кальция) в природных водах.
| Таблица 3. МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ (млн. т в год) в доисторический период (на сером фоне) и в настоящее время (на белом фоне) | ||||||||||
| Азот | Фосфор | Калий | Кальций | Сера | ||||||
| Атмосферные осадки | 0,9 | 0,9 | 0,03 | 0,03 | 1,1 | 1,1 | 1,5 | 1,5 | 2,6 | 2,6 |
| Биологический круговорот | 21,1 | 20,6 | 2,9 | 2,4 | 5,5 | 9,9 | 9,2 | 8,1 | 1,5 | 1,5 |
| Поступления с удобрениями | 0 | 0,6 | 0 | 0,18 | 0 | 0,45 | 0 | 12,0 | 0 | 0,3 |
| Вывоз урожая, рубка леса | 11,3 | 0 | 1,1 | 0 | 4,5 | 0 | 5,3 | 0 | 0,6 | |
| Водный сток | 0,8 | 1,21 | 0,17 | 0,17 | 2,0 | 6,1 | 7,3 | 16,6 | 5,4 | 4,6 |
Загрязнителями воды являются и органические отходы. На их окисление расходуется дополнительное количество кислорода. При слишком низком содержании кислорода нормальная жизнь большинства водных организмов становится невозможной. Аэробные бактерии, которым необходим кислород, также погибают, вместо них развиваются бактерии, использующие для своей жизнедеятельности соединения серы. Признаком появления таких бактерий является запах сероводорода – одного из продуктов их жизнедеятельности.
Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свиней и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца, олова, меди, молибдена, хрома, никеля и кобальта (рис. 3).
Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде.
Помимо накопления в почве токсичных и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов.
Основными мерами борьбы с загрязнением атмосферы являются: строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы газоочистки и пылеулавливания. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций.
Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О 3 . В 1974 установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются.
Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров.
Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры – не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.
Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. Если потери вещества, хотя бы теоретически, все же можно предотвратить, то экологические проблемы энергетики все равно останутся. Теплового загрязнения нельзя избежать в принципе, а так называемые экологически чистые источники энергии, например ветряные электростанции, все равно наносят ущерб окружающей среде.
Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.
Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.
Елена Савинкина
Научно-технический прогресс облегчает жизнь человеку, но усовершенствованные технологии зачастую приводят к загрязнению природы. Основные виды загрязнений окружающей среды относятся к антропогенным источникам, то есть к таким, которые вызваны деятельностью человека. Важно научиться определять загрязняющие факторы, устранять их и предотвращать появление новых.
Понятие окружающей среды
В понятие «окружающая среда» входят природные условия, характерные для конкретной местности, а также экологическое состояние расположенных на ней объектов. Для человека среду окружения определяют объекты, которые находятся вокруг него и с которыми он контактирует. К ним относятся элементы живой и неживой природы. В состав окружающей среды входят такие компоненты:
- Атмосфера - газовая оболочка, окружающая планету.
- Гидросфера - водная оболочка планеты.
- Литосфера - земная кора, мантия.
- Биосфера - среда обитания живых организмов.
Условно различают два вида окружающей среды: микросреду и макросреду. Микросреда - это локальное окружение человека
, которое находится в непосредственной близости от него. Макросреда - более обширное понятие, включает в себя биотические (живые) и физические (неживые) объекты.
Законом установлено, что человек должен обеспечивать нормальное функционирование всех экосистем. Так, Федеральный закон № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» устанавливает основные охранные принципы, определяет понятия, которые используются в этой сфере, распределяет полномочия государственных органов, объясняет права и обязанности граждан и организаций в области .
Разновидности загрязнений
Революция в науке и промышленности привела к массовому загрязнению природы, что повлияло на здоровье человечества. Когда ученые обнаружили прямую связь между состоянием микро- и макросреды и здоровьем человека, появилась наука экология.
Виды загрязнений, которые существовали, были классифицированы, а взаимоотношения живых организмов с человеком и средой обитания подробно исследованы.
Выделены следующие виды экологических загрязнений:
Все виды загрязнений окружающей среды наносят вред животным, растениям и человеку. В результате действия загрязняющих факторов тысячами погибают птицы, млекопитающие и обитатели водоемов, у человека развиваются тяжелые заболевания. Пример отрицательного влияния загрязнений - разрушение озонового слоя планеты, который должен защищать от вредного ультрафиолетового излучения. В результате разрушения озонового слоя происходит увеличение количества онкологических заболеваний и болезней сетчатки глаз.
Борьба с загрязняющими факторами
В зависимости от того, какие виды загрязнения известны, ученые создают программы по борьбе с загрязняющими факторами природной среды. Защитные мероприятия становятся приоритетными для большинства стран, экологические и природоохранные меры вышли на уровень международного сотрудничества. Меры борьбы с загрязнениями:
Глобальное загрязнение окружающей среды может привести к гибели всего живого на планете, в том числе и человека. Задача человечества заключается в том, чтобы остановить загрязнение природы и сохранить жизнь.