Человек и окружающая среда в прошлом
С какой стороны ни смотри, но говорить о том, что все серьезные изменения, произошедшие в природной среде за время существования планеты, - дело рук человека, было бы верхом самоуверенности. Никто сегодня не будет спорить с тем, что воздействие человека на природу происходит на фоне естественных изменений, масштабы которых порой бывают очень значительны. Так за последние десятки тысячелетий одним из главных факторов подобных «фоновых» перестроек ландшафтов был климат: существование гигантских ледников на пространствах Северной Евразии и Северной Америки влекло за собой серьезные климатические изменения практически по всей Земле. Исследователи также отмечают наличие определенных циклов для этих самых перестроек. Например, для Европы или даже, как считают некоторые ученые, для всего северного полушария отмечено общее потепление и увлажнение климата, начавшееся примерно 11-12 тысячелетий назад, после таяния ледникового покрова (с волной общего похолодания – около 9 тысячелетий назад). Так продолжалось до времени атлантического потепления между 8-5-м тысячелетием тому назад, когда широко распространилась теплолюбивая растительность. В последующий период из-за общего похолодания ландшафтные зоны сместились к югу. Наконец, около 2,5 тыс. лет назад началось некоторое потепление климата. Выделяется нередко и так называемый малый ледниковый период – волна общего похолодания, прокатившаяся сравнительно недавно, несколько столетий назад. Хотя никто не станет спорить и с тем, что в последние десятки тысячелетий с антропогенным воздействием на природу планете приходится считаться. Интересно, что многие исследователи сам факт появления и значительного распространения человека на Земле называют одной из крупнейших экологических катастроф древности. Так известно, что формирование и становление кроманьонского человека завершилось в течение считанных тысячелетий. Сравнительно быстро это событие вызвало экологические последствия. И, прежде всего – небывалое в геологической истории распространение одного биологического вида практически на всей обитаемой суше. Никогда – за миллионы, миллиарды лет – ни один вид не имел такого распространения. Именно тогда и зародилось неразрешимое до сих пор противоречие между катастрофически быстро развивающимся биологическим видом-потребителем природных ресурсов и самой природной средой – между человеком и породившей его природой. Всё (если и не абсолютно всё, то многое) начиналось, как и водится, с огня. Доказательства варварского истребления лесов первобытными племенами поступают даже не из такого уж давнего прошлого – что особо ценно. Голландский мореплаватель А. Я. Тасман и его команда, первыми из европейцев увидевшие берега Тасмании, аборигенов не обнаружили, хотя обратили внимание на клубы дыма, поднимавшиеся в разных местах над лесом. Последующие исследователи острова постоянно сталкивались с лесными пожарами или с обилием костров, разводимых аборигенами. И хотя тасманийцы занимались охотой, рыболовством, собирательством, главным «рычагом», с помощью которого они «переворачивали» свою землю – перестраивали ландшафты радикально, - был огонь. В результате подобной «природопреобразующей деятельности» на обширных пространствах Тасмании произошла смена растительности; произошли изменения в характере почвы, изменился климат. Многие исследователи сходятся на том, что до появления человека, в частности, в Исландии до 40% площади острова были заняты березовыми лесами с примесью ивы, рябины и можжевельника. Со времени освоения Исландии викингами леса стали быстро сокращаться, и ныне их площадь не превышает 0,5%. В других регионах к подобным же результатам привела система первобытного земледелия, предполагавшего выжигание огромных лесных пространств регулярно - раз в несколько земледельческих сезонов. Интересен тот факт, что учеными доказана большая продуктивность нетронутых человеком естественных природных комплексов чем экосистем, искусственно им созданных. И это актуально даже для сегодняшнего уровня развития сельского хозяйства. А, следовательно, и собирательство и охота на начальном этапе должны были быть более эффективны, чем земледелие и скотоводство. Но только в том, случае, если окружавшая человека природа не переживала очередную экологическую катастрофу. Именно разрушающее воздействие человека на окружающую среду стимулировало, как ни странно это звучит, развитие цивилизации – в поисках новых ресурсов человечество постепенно переходило от присваивающего хозяйства к производящему. Однако вслед за одной бедой спешила другая. Созданная примитивными способами новая природная среда чрезвычайно хрупка, быстро истощает почву и нежизнеспособна в обычных условиях (будучи оставленной человеком после истощения). Выжигание растительности, рыхление поверхности земли в сочетании с уничтожением деревьев и кустов наносит значительный ущерб почве, приводит к эрозии. Поэтому осваиваемые первобытным человеком участки земли вскоре приходили в полную непригодность и люди вынуждены были искать новые территории. Следами тех экологических катастроф древности, выглядящими сегодня в наших глазах, как извечные степи и пустыни, планета покрыта до сих пор. Именно так человечество прошло с окружающей его природной средой бок о бок сквозь десятки, сотни тысячелетий – борясь с миром за существование и создавая себе победами в этой борьбе только всё новые и новые проблемы…
За прошедшие тысячелетия цивилизация и технологии сделали заметный скачок в своём развитии. Изменился вид человеческих поселений, канули в Лету языки древности, сам внешний облик «человека разумного» изменился до неузнаваемости. Но одно в жизни человека осталось неизменным: все, что цивилизация способна собрать в своих амбарах, складировать за высокими заборами специальных баз, распихать по полкам домашних шкафов и холодильников – все это взято из окружающей среды. И весь ритм жизни человечества, как в прошедшие эпохи, так и сегодня, определялся одним – возможностью доступа к тем или иным природным ресурсам.
Классификация проблем
По масштабам распространения экологические проблемы можно подразделить на: – локальные: загрязнение подземных вод токсичными веществами, – региональные: повреждение лесов и деградация озер в результате атмосферных выпадений загрязнителей, – глобальные: возможные климатические изменения вследствие увеличения содержания углекислого газа и других газообразных веществ в атмосфере, а также истощения озонового слоя. Совокупное воздействие интенсивного сельского хозяйства, возросшей добычи полезных ископаемых и урбанизации значительно усилило деградацию потенциально возобновимых ресурсов – верхнего почвенного слоя, лесов, пастбищ, а также популяций диких животных и растений. Индустриализация значительно увеличила власть людей над природой и в то же время уменьшила численность населения, живущего в непосредственном контакте с ней. В результате люди, особенно в промышленно развитых странах, еще сильнее уверились в том, что их назначение состоит в покорении природы. Многие серьезные ученые убеждены, что, пока будет сохраняться подобное мироощущение, будут продолжать разрушаться и системы жизнеобеспечения Земли.
Загрязнение почвы
Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека. Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека. В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях. По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твердых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера – около 1 млрд. т. И всё это меньше чем на 6 млрд. человек! Как же вещества-загрязнители литосферы попадают в почву? Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику поступления этих загрязнений.
С атмосферными осадками. Многие химические соединения (газы – оксиды серы и азота), попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву.
Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей.
При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.
С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают в почву.
Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление дается по-разному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина загрязнения почвы: мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами, тяжелыми металлами, пестицидами, микотоксинами, радиоактивными веществами.
Воздух
Существуют природные ресурсы, необходимые человечеству, как воздух. Но нет, пожалуй, такого ресурса, кроме самого воздуха, отсутствие которого становилось бы неразрешимой проблемой для человека уже менее чем через минуту. Известно, что загрязнение атмосферы происходит в основном в результате работы промышленности, транспорта и т. п., которые в совокупности выбрасывают ежегодно выбрасывают «на ветер» более миллиарда твердых и газообразных частиц. Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются окись углерода и сернистый газ. Но, конечно, нельзя забывать и о фреонах, или хлорфторуглеводородах. Именно их большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере. Фреоны широко используются в производстве и в быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, а также в аэрозольных упаковках. А именно с понижением содержания озона в верхних слоях атмосферы медики связывают рост количества раковых заболеваний кожи. Известно, что атмосферный озон образуется в результате сложных фотохимических реакций под воздействием ультрафиолетовых излучений Солнца. Хотя его содержание невелико, его значение для биосферы огромно. Озон, поглощая ультрафиолетовое излучение, предохраняет все живое на земле от гибели. Фреоны же, попадая в атмосферу, под действием солнечного излучения распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее интенсивно разрушает озон. Благодатные капли дождя – еще один дар небес – всегда радовали человека. Но в некоторых районах земного шара дожди превратились в серьезную опасность. Возникла сложная и трудная в своем решении проблема кислотных дождей, которая на международном уровне была впервые поднята Швецией на конференции ООН по окружающей среде. С тех пор она превратилась в одну из главных природоохранных проблем человечества. Кислотные дожди губительно действуют на природу водоёмов, наносят ущерб лесной растительности и сельскохозяйственным культурам, наконец, все эти вещества представляют определенную опасность для жизни человека. В последние годы происходит некоторое изменение баланса азота в атмосфере за счет хозяйственной деятельности людей. Возросла фиксация азота, включение атмосферного азота в сложные химические соединения при производстве азотных удобрений. Уменьшается поступление его в атмосферу из-за нарушения почвообразовательных процессов на больших территориях, например в Западной Сибири. Однако из-за огромного количества азота в атмосфере проблема его баланса не так серьезна, как баланс кислорода и углекислого газа. Известно, что около 3,5-4 млрд. лет назад содержание кислорода в атмосфере было в тысячу раз меньше, чем сейчас, так как не было основных продуцентов кислорода - зеленых растений. Жизнедеятельность живых организмов поддерживается современным соотношением в атмосфере кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления углекислого газа и кислорода и их поступление в атмосферу сбалансированы. С развитием промышленности и транспорта кислород используется на процессы горения. Так, на сжигание разных видов топлива сейчас требуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелеными растениями. Уменьшается поступление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, саванн, степей и увеличения пустынных территорий. Сокращается число продуцентов кислорода и в водных экосистемах из-за загрязнения рек, озер, морей и океанов. Ученые полагают, что в ближайшие 150-180 лет количество кислорода в атмосфере может сократиться на 1/3 по сравнению с современным его содержанием. Увеличение потребления кислорода происходит одновременно с увеличением выделения в атмосферу диоксида углерода. Некоторое увеличение углекислого газа в атмосфере положительно сказывается на продуктивности растений. Например, насыщение углекислым газом воздуха теплиц повышает урожайность овощей за счет интенсификации процессов фотосинтеза. Однако общее увеличение содержания СО2 в атмосфере приводит к сложным глобальным явлениям. Углекислый газ свободно пропускает коротковолновое солнечное излучение, но задерживает тепловые лучи, идущие от нагретой земной поверхности. Это явление получило название парникового эффекта. Дополнительный нагрев нижних слоев атмосферы дает сжигание топлива. Это особенно заметно на территории крупных городов, где температура центральных их частей на 2—4°С выше среднегодовой для данного района. Повышение среднегодовой температуры нижних слоев атмосферы Земли может вызвать таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведет к повышению уровня Мирового океана, затоплению низменных участков материков, усилению тектонических процессов, изменению климата. Загрязнение атмосферы может быть естественным и искусственным (или антропогенным). Естественное загрязнение атмосферы происходит при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, выносе в атмосферу кристалликов солей. Природные источники не вызывают существенных загрязнений атмосферы. Источниками искусственного загрязнения служат промышленные, транспортные и бытовые выбросы. Основным поставщиком загрязнений служат промышленные предприятия. Они выделяют в атмосферу несгоревшие частицы топлива, пыль, сажу, золу. В индустриальных районах выпадает свыше 1 т пылевых частиц на 1 км2 в сутки. Мощными поставщиками тончайшей пыли в атмосферу служат цементные заводы. По данным изучения пузырьков газа во льдах Антарктиды, содержание метана в атмосфере за последние 200 лет увеличилось. Измерения в начале 1980-х годов содержания угарного газа в воздушном бассейне штата Орегон (США) в течение 3,5 лет показали, что оно возрастало в среднем на 6 % в год. Имеются сообщения о тенденции повышения в атмосфере Земли концентрации углекислого газа и связанной с ней угрозы парникового эффекта и потепления климата. В ледниках вулканического района Камчатки обнаружены как современные, так и древние канцерогены. В последнем случае они имеют, по-видимому, вулканическое происхождение. Главный химический загрязнитель атмосферы - сернистый газ выделяющийся при сжигании каменного угля, сланцев, нефти, при выплавке железа, меди, производстве серной кислоты и др. Сернистый газ служит причиной выпадения кислотных дождей. При высокой концентрации сернистого газа, пыли, дыма во влажную тихую погоду в промышленных районах возникает смог — ядовитый туман, резко ухудшающий условия жизни людей. В Лондоне во время такого смога из-за обострения легочных и сердечных заболеваний с 5 по 9 декабря 1952 г. умерло на 4000 человек больше, чем обычно. Под воздействием интенсивного солнечного излучения химические вещества, выбрасываемые в атмосферу промышленными предприятиями и транспортом, могут вступать в реакции друг с другом, образуя высокотоксичные соединения. Такой вид смога получил название фотохимического.
Вода
Третий, не менее важный, чем небо над головой и земля под ногами, фактор существования цивилизации – водные ресурсы планеты. На свои нужды человечество использует главным образом пресные воды. Их объём составляет чуть больше 2% гидросферы, причём распределение водных ресурсов по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Общее же потребление речных вод возрастает из года в год во всех районах мира. Известно, например, что с начала нынешнего века потребление пресных вод возросло в 6 раз, а в ближайшие несколько десятилетий возрастёт еще, по меньшей мере, в 1,5 раза. Недостаток воды усугубляется ухудшением её качества. Используемые в промышленности, сельском хозяйстве и в быту воды поступают обратно в водоёмы в виде плохо очищенных или вообще неочищенных стоков. Таким образом, загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Согласно расчетам ученых, в конце ХХ века для разбавления этих самых сточных вод может потребоваться 25 тыс. кубических км. пресной воды, или практически все реально доступные ресурсы такого стока! Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не в росте непосредственного водозабора – главная причина обострения проблемы пресной воды. В настоящее время к числу сильно загрязненных относятся многие реки – Рейн, Дунай, Сена, Огайо, Волга, Днепр, Днестр и др. Растет загрязнение мирового океана. Причем здесь существенную роль играет не только загрязнение стоками, но и попадание в воды морей и океанов большого количества нефтепродуктов. В целом, наиболее загрязнены внутренние моря – Средиземное, Северное, Балтийское, Внутреннее Японское, Яванское, а также Бискайский, Персидский и Мексиканский заливы. Кроме того, человек осуществляет преобразование вод гидросферы путем строительства гидротехнических сооружений, в частности водохранилищ. Крупные водохранилища и каналы оказывают серьезное отрицательное воздействие на окружающую среду: изменяют режим грунтовых вод в прибрежной полосе, влияют на почвы и растительные сообщества, в конце концов, их акватории занимают большие участки плодородных земель. Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются стоки с промьшленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эта процессы загрязняют не только поверхностные воды (бессточные водоемы и внутренние моря, водотоки), но и подземную гидросферу (артезианские бассейны, гидрогеологические массивы), Мировой океан (в особенности акватории и шельфы). На континентах наибольшему воздействию подвергаются верхние водоносные горизонты (грунтовые и напорные), которые используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов могут быть существенным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее десятилетие. Набор веществ, загрязняющих воду, очень широкий, а формы их нахождения разнообразны. Главные загрязнители, связанные с природными и антропогенными процессами загрязнения водной среды, во многом сходны. Отличие заключается в том, что в результате антропогенной деятельности в воду могут поступать значительные количества таких чрезвычайно опасных веществ, как пестициды, искусственные радионуклиды. Кроме того, искусственное происхождение имеют многие патогенные и болезнетворные вирусы, грибки, бактерии. На сельскохозяйственных территориях с высокой агронагрузкой выявлено заметное увеличение в поверхностных водах соединений фосфора. Отмечается также возрастание в поверхностных и грунтовых водах устойчивых пестицидов.
Фауна
Изменяя свой мир, человек, желает он того или нет, существенно вмешивается в жизнь своих соседей по планете. По данным Международного союза охраны природы, с 1600 г. на Земле вымерло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Кроме того, уменьшаются в количестве и исчезают редкие насекомые, что связано как с реакцией на применение различного рода пестицидов, так и с уничтожением их коренных мест обитания. Механизм гибели вида гораздо проще, чем его можно себе представить. Зоологи поняли это, когда им удалось проанализировать большое число неудачных случаев акклиматизации животных в угодьях, безусловно, подходящих для завозимых видов. Оказалось, что неудачами кончался завоз малых групп животных. Выяснилось, что 2-3 пары животных при отсутствии постоянных, пусть даже сравнительно редких контактов с себе подобными, не могут обжить территорию. В большинстве случаев у них подавляется способность к размножению или они гибнут от так называемого «стресса», или болезни напряжения. Подобное же положение возникает при большом разряжении естественной популяции. Совершенно необязательно уничтожать всех до одного животных, чтобы обречь вид на исчезновение, достаточно сильно сократить его численность, уменьшить или разрознить участки обитания, в чем человечество, особенно в последние столетия, заметно преуспевает.
Острота современных экологических проблем требует участия в их решении широких масс населения. Любые технологические, организационные и экономические меры могут дать должный эффект лишь в том случае, если экологическая идея овладеет массами. Массовое экологическое образование призвано формировать экологическое мировоззрение, нравственность и экологическую культуру людей. Для достижения этих целей нужна интеграция всех знаний, как о природных, так и общественных законах функционирования окружающей среды. В настоящее время во всём обширном многообразии задач, стоящих перед человечеством, большое значение и остроту приобрели глобальные геоэкологические проблемы. Это отчётливо продемонстрировала Международная конференция по проблемам окружающей среды и развитию в Рио-де-Жанейро. Решение глобальных проблем требует единства международных усилий, скоординированных действий многих государств. Ни одна из стран мира, даже самая развитая и богатая, не в состоянии собственными силами предотвратить или хотя бы смягчить глобальные экологические следствия деятельности людей. Формирование экологического мировоззрения опирается на осознание необходимости ограничения потребления. Но при этом вовсе не отвергается известная социальная формула: «от каждого по способностям, каждому - по потребностям». Она точно отражает острейшие социально-экологические проблемы современности. Под потребностями подразумевается нужда в чём-либо объективно необходимом для поддержания жизнедеятельности и развития организма. А это, прежде всего, полноценное питание и благоприятные для жизни экологические качества окружающей природной среды. Два - три десятилетия назад популяризаторы экологических идей видели свою главную задачу в том, чтобы вызвать обеспокоенность общества состоянием природной среды. К концу 80-х годов казалось, что в нашей стране эта цель достигнута. В 1991 году экологические проблемы, по мнению россиян, занимали второе место среди проблем, стоящих перед человечеством. В настоящее время рейтинг экологических проблем на порядок понизился и продолжает падать.
Перспективы развития и решения экологических проблем
Говоря о возможных вариантах развития экологической ситуации на планете, наиболее осмысленным, кажется разговор о некоторых из существующих сегодня направлениях природоохранной деятельности. Иначе пришлось бы говорить исключительно об ужасах истощения природных ресурсов. В 1982 году ООН приняла специальный документ — Всемирную хартию охраны природы, а затем создала специальную комиссию по окружающей среде и развитию. В 1983 году в ООН была создана комиссия по окружающей среде и развитию, которая издала в 1987 году доклад "Наше общее будущее". Лейтмотивом доклада стала знаменитая фраза: "Человечество способно сделать развитие устойчивым — обеспечить, чтобы оно удовлетворяло нужды настоящего, не подвергая риску способность будущих поколений удовлетворять спои потребности". Хотя как это сделать - не разъяснялось. Характерно, что совет Римского клуба в 1989 году также квалифицировал устойчивое развитие как утопию, но "заслуживающую, чтобы к ней стремиться" Вместе с тем, совет клуба решил сменить тактику своей деятельности и перейти от обсуждения экологической проблематики к выработке Стратегии международных действий на ХХI.век. По мнению клуба, эти действия должны привести к "первой глобальной революции". Однако содержание и механизмы этой социально-экологической революции ни в завещаниях А. Печчеи, ни в книге новых руководителей клуба раскрыты не были.
Несмотря на то, что каждая из обсуждавшихся глобальных проблем имеет свои варианты частичного или более полного решения, существует некий набор общих подходов к решению проблем окружающий среды. Кроме того, за последнее столетие человечество разработало ряд оригинальных способов борьбы с собственными, губящими природу недостатками. К числу таких способов (или возможных путей решения проблемы) можно отнести возникновение и деятельность разного рода «зеленых» движений и организаций. Кроме пресловутого «Green Peace’а», отличающегося не только размахом своей деятельности, но и, порой, заметным экстремизмом действий, а также аналогичных организаций, непосредственно проводящих природоохранные акции, существует другой тип экологических организаций – структуры, природоохранную деятельность стимулирующие и спонсирующие – типа Фонда дикой природы. Все экологические организации существуют в одной из форм: общественные, частные государственные либо организации смешанного типа. Кроме разного рода объединений, отстаивающих у цивилизации права постепенно уничтожаемой ею природы, в сфере решения экологических проблем существует целый ряд государственных или общественных природоохранных инициатив. Например, природоохранное законодательство в России и других странах мира, различные международные соглашения или система «Красных книг». Международная 'Красная книга» – список редких и находящихся под угрозой исчезновения видов животных и растений – в настоящий момент включает 5 томов материалов. Кроме того, существуют национальные и даже региональные «Красные книги». В числе важнейших путей решения экологических проблем большинство исследователей также выделяет внедрение экологически чистых, мало- и безотходных технологий, строительство очистных сооружений, рациональное размещение производства и использование природных ресурсов. Хотя, несомненно, - и это доказывает весь ход человеческой истории - важнейшим направлением решения стоящих перед цивилизацией экологических проблем стоит назвать повышение экологической культуры человека, серьезное экологическое образование и воспитание, все то, что искореняет главный экологический конфликт – конфликт между дикарем-потребителем и разумным обитателем хрупкого мира, существующий в сознании человека.
Список литературы 1. С.Н. Бобылёв. «Экономика природопользования»; М: ТЕИС, 1997 2. К.В. Папенов «Экономика природопользования»; М: Московский университет, 1997 3.Чернова М.Н. «Основы экологии»; М: Просвещение , 1997 4.Экология: Познавательная энциклопедия, М.:TIME-LIFE,1994
www.ronl.ru
1. ВСТУПЛЕНИЕ 2. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ. 2.1. ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА. 2.2. АЭРОЗОЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ. 2.3. ФОТОХИМИЧЕСКИЙ ТУМАН (СМОГ) 2.4. ПРОБЛЕМА КОНТРОЛИРОВАНИЯ ВЫБРОСА В АТМОСФЕРУ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ (ПДК). 3. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД. 3.1. НЕОРГАНИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. 3.2. ОРГАНИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. 4. ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА (НА ПРИМЕРЕ РЯДА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ). 4.1. НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ. 4.2. ПЕСТИЦИДЫ. 4.3. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА. 4.4. СОЕДИНЕНИЯ С КАНЦЕРОГЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ. 4.5. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ. 4.6. СБРОС ОТХОДОВ В МОРЕ С ЦЕЛЮ ЗАХОРОНЕНИЯ (ДАМПИНГ). 4.7. ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. 5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ. 5.1. ПЕСТИЦИДЫ КАК ЗАГРЯЗНЯЮЩИЙ ФАКТОР. 5.2. КИСЛЫЕ АТМОСФЕРНЫЕ ВЫПАДЫ НА СУШУ (КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ) 6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Вступление
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.
2. Химическое загрязнение атмосферы.
Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незаконченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями. Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производствен-ными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.
2.1. Основные загрязняющие вещества.
В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающихна расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
2.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы.
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС. ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН.Т / ГОД
1. Сжигание каменного угля93,600 2. Выплавка чугуна20,210 3. Выплавка меди (без очистки)6,230 4. Выплавка цинка0,180 5. Выплавка олова (без очистки)0,004 6. Выплавка свинца0,130 7. Производство цемента53,370
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.
2.3. Фотохимический туман (смог). Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
2.4. Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК).
Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО (Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.
3. Химическое загрязнение природных вод.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).
3.1. Неорганическое загрязнение.
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице 3.1. Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5.
Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
3.2. Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые привогдят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:
Загрязняющие вещества Количество в мировом стоке, млн.т/год 1. Нефтепродукты 26, 563 2. Фенолы 0,460 3. Отходы производств синтетических волокон 5,500 4. Растительные органические остатки 0,170 5. Всего 33, 273
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
4. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений).
4.1. Нефть и нефтепродукты.
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:
а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины - (30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
в) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины (алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:
Внешний вид Толщина, мкм Количество нефти, л/ кв.км 1. Едва заметна 0,03844 2. Серебристый отблеск 0,07688 3. Следы окраски 0,152176 4. Ярко окрашенные разводы 0,305352 5. Тускло окрашенные 1,0161170 6. Темно окрашенные 2,0322310
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде"- и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
4.2. Пестициды.
Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды - против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфорооргани-ческие и карбонаты. Хлороорганические инсектициды получаются путем хлороирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л. 4.3. Синтетические поверхностно-активные вещества. Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметил-целлюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.
4.4. Соединения с канцерогенными свойствами.
Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов.
К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.
4.5. Тяжелые металлы.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,инк, медь, мышьяк), относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предриятий поступали в залив Минамата. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах,почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20-30) т. свинца в год.
4.6. Сброс отходов в море с целью захоронения (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 составил 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% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия. Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышаеся мутность воды. Наличие органических веществ часто 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 награнице воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов 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.
4.7. Тепловое загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом теипературы усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.
5. Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.
5.1. Пестициды как загрязняющий фактор.
Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйствем медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.
5.2. Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотные дожди).
Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
6. Заключение
Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.
7. Список литературы:
1. Наша Планета; Москва; 1985 год. 2. Пьер Агесс; Ключи к экологии; Ленинград; 1982 год. 3. В.З.Черняк; Семь чудес и другие; Москва; 1983 год. 4. Френц Щебек; Вариации на тему одной планеты; 1972 год. 5. Г.Хефлинг. Тревога в 2000 году. Москва. 1990 год. 6. В.В. Плотников. На перекрестках экологии. Москва. 1985 год.
www.ronl.ru
Московский Государственный Университет геодезии и картографии
(МИИГАиК)
Кафедра прикладной экологии
Реферат
по экологии
Анализ глобальных экологических проблем современности
Исполнил: студент
2 курса ФПК
Филатов С.В
Проверил: доц. СлёзкинЮ.Ф
Москва-2010г.
Содержание:
Введение
1. Глобальныеэкологические проблемы
1.1 Воздействие наатмосферу
1.2 Загрязнениегидросферы
1.3 Загрязнениелитосферы
1.4 Засорениекосмического пространства
2. Взаимосвязь междуглобальными экологическими проблемами и возможные пути решения
Заключение
Библиография
Введение
Предупреждаяо возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, ещёполвека назад академик Владимир Иванович Вернадский писал: «Человекстановится геологической силой способной изменить лик Земли». И этопредупреждение пророчески оправдалось. В действительности все современныеэкологические проблемы окружающей нас среды порождены человеческойцивилизацией, проще говоря созданы непосредственно Человеком. Но одновременно,будучи творцом тех или иных экологических проблем, Человек является и первой посписку их жертвой, причем не в каком-то региональном масштабе, а в масштабепланетарном, глобальном. Способствуя различного рода загрязнениям окружающейнас среды, мы сами того порой не ведая, медленно, но уверенно уничтожаем самихсебя. Колоссальный урон природе был нанесен человечеством на протяжении XX столетия, и уже сейчас отчетливовидно, как этот урон отразился на здоровье Человека. До середины XIX столетияприрода еще могла компенсировать сама тот урон, который наносило человечество,отравляя природную окружающую среду. С увеличением объёма роста промышленностиначалось загрязнение гидросферы, атмосферы, почвы отходами производства:вредными газами и металлами. Природная среда уже сама не может с этимсправиться, и человек поневоле начал дышать загрязненным воздухом и питьотносительно отравленную воду. Сама промышленность своими отходами началадействовать отрицательно на человека. Таким образом, с середины XIX столетия начеловека помимо отрицательного воздействия природной окружающей среды началавоздействовать и природная окружающая сфера, отравленная человеком. Воздействиеотравленной окружающей среды на человека называется техническим воздействием. Внастоящее время отчетливо видно, что проблему планетарного масштаба невозможнорешить усилиями отдельно взятых групп лиц, или даже усилиями отдельныхгосударств. Для решения такого рода проблем необходима кооперация всехучастников мирового сообщества, заинтересованных в том, чтобы человечество, какбиосоциальное сообщество не исчезло в достаточно краткосрочный период времени. Человечеству угрожает гибельближайшими десятилетиями, если оно немедленно не изменит своего отношения кприроде, не изменит своей деятельности и существования, не переоценит жизненныхценностей. Для разрешения подобного рода задач необходимы не только плодытехнического прогресса и вся полнота знаний Человека о мире, необходима также ивыработка новой философии жизни, высокого уровня экологической культуры исознательности.
Всюкатастрофичность вышеуказанной проблемы мы можем увидеть на нижеприведенныхпримерах, с использованием различного рода статистических данных.
1. Глобальныеэкологические проблемы
Наиболееактуальными проблемами в настоящее время являются различного рода загрязненияосновных оболочек Земли- атмосферы, гидросферы и литосферы. Также в последнеевремя сюда стало возможным присовокупить и загрязнение космическогопространства. Проблема хоть и нова, но от этого не менее актуальна по сравнениюс вышеприведенными.
Раскроемтермин загрязнение, являющийся основным в данной курсовой работе. Итак,загрязнение –это привнесение в природную среду или возникновение в ней чуждыхей физических явлений и процессов, химических соединений и биосистем.
1.1Воздействие на атмосферу
Ещев начале шестидесятых годов считали, что загрязнение атмосферы это локальнаяпроблема больших городов и индустриальных центров, но позже стало ясно, чтоатмосферные загрязнители способны распространяться по воздуху на большиерасстояния, оказывая неблагоприятное воздействие на районы, находящиеся назначительном удалении от места выброса этих веществ. Таким образом, загрязнениеатмосферы – это глобальное явление, и для контроля за ним необходимомеждународное сотрудничество. К числу наиболее распространенных загрязнителейатмосферы относятся такие газы, как фреоны (хлорфторуглероды), диоксид серы (SO2), углеводороды и оксиды азота. Загрязнение можетпривести к значительному снижению естественной концентрации газов, входящих всостав атмосферы, например озона в стратосфере. Но поразительно другое:концентрация озона выше в тех районах, где среднемесячное содержаниезагрязнителей в нижних слоях атмосферы составляет 200 млн.-1, чемтам, где максимальная величина загрязнения не превышает 0,04 млн.–1.Подобные аномалии высоких концентраций озона наносят ущерб многимсельскохозяйственным культурам, например томатам: суммарные потери урожая за счетизбытка озона составляют в Калифорнии около 1 млрд. долларов в год. В сочетаниис углеводородами и соединениями группы NО озон может представлять собой прямую опасность для здоровьялюдей, и кроме того, является одной из важных составных частей фотохимическогосмога. Пыль, шум, чрезмерное количество тепла, радиация и электромагнитные поля– все это загрязнение атмосферы. В результате деятельности металлургическихзаводов, сжигания отходов, работы тепловых электростанций температура атмосферыповышается, а увеличение углекислого газа, доля которого за 120 лет увеличилосьна 17%, приводит к так называемому «парниковому эффекту». К парниковым газамтакже относится и метан, поступающий в атмосферу при добыче нефти, газа, угля,а также при гниении органических остатков, росте численности крупного рогатогоскота. Прирост метана составляет 1,5 % в год. Сюда же можно отнести такоесоединение, как закись азота, попадающее в атмосферу в результате широкогоиспользования в сельском хозяйстве азотных удобрений, а также в результатесгорания углеродсодержащих топлив на теплоэлектроцентралях. Однако не стоитзабывать, что несмотря на огромный вклад перечисленных газов в «парниковыйэффект», главным парниковым газом на Земле является все же водяной пар. Приэтом явлении тепло, полученное Землей, не распространяется в атмосферу, аблагодаря парниковым газам остается у поверхности Земли, и лишь только 20% отвсего теплового излучения земной поверхности безвозвратно уходит в космос.Грубо говоря, парниковые газы образуют своеобразный стеклянный колпак надповерхностью планеты. В дальнейшем это может привести к усиленному таянию льдови к непредсказуемому поднятию уровня мирового океана, к затоплению частипобережья материков, исчезновению целого ряда видов растений и животных, неспособных приспособиться к новым природным условиям жизни. Явление «парниковогоэффекта» является одной из главных первопричин такой актуальной проблемы, какглобальное потепление климата.
Неменее важной проблемой является обеднение озонового слоя Земли. Как известно,атмосфера является радиационным щитом Земли. В верхних слоях атмосферы навысоте 15–50 километров от земной поверхности кислород и озон поглощают большуючасть поступающей извне коротковолновой радиации. Это ультрафиолетовоеизлучение, рентгеновские и гамма-лучи, которые по своей физической природепагубны для живых существ, так как разрушают генетический аппарат. По оценкамэкологов при уменьшении концентрации озона стратосферы на 5% интенсивностьультрафиолетового излучения у поверхности Земли возрастет на 7,5-15%, что можетповлечь за собой увеличение заболеваемости раком кожи на десятки, а то и сотнитысяч случаев в год. Существование этого слоя заметно ограничиваетинтенсивность и масштабы конвективного перемешивания атмосферы, поэтому любыенарушения слоя инверсии приведут к резкой глобальной смене погодных условий, азначит и к изменению климата на Земле. В верхних слоях атмосферы молекулыкислорода (О2) диссоциируют под действием излучения на атомы (О),которые соединяются с молекулами, образуя озон (О3). Под действиемсолнечного света эта реакция обратима. В озоновом слое концентрация озонаподдерживается на некотором равновесном уровне. Фреоны представляют собойгруппу химических соединений, куда входят, в частности, четыреххлористыйуглерод и хлороформ. Обычно фреоны используют в качестве растворителей,распылителей аэрозолей, в холодильных установках. Эти вещества сравнительноустойчивы в нижних слоях атмосферы, где часто способствуют возникновениюпарникового эффекта. Они очень летучи и поэтому в конечном счете оказываются в стратосфере.На высоте более 25 километров хлорсодержащие и фторсодержащие соединенияраспадаются под влиянием солнечного света, высвобождая атомы хлора или фтора,которые реагируют с озоном, причем каждый такой атом разрушает 105 молекулозона, т.е. диссоциация озона на молекулярный и атомарный кислород происходит сбольшей скоростью, чем обратная реакция. Таким образом, примесь фреонов нарушаетравновесие между кислородом и озоном. При современном уровне загрязнения этимисоединениями через 20 лет количество озона уменьшится на 10%, а за полвекаможет разрушится около двух его третей. В 1987г. впервые наблюдалось полное,хотя и носившее сезонный характер, разрушение озонового слоя над Антарктидой. В1997 году озоновая дыра по площади составляла уже 27,3 млн. квадратныхкилометров, что вдвое превышает размеры Европы. В настоящее время озоновая дырапоявилась и над Шпицбергеном, что вызывает немалую озабоченность европейскогоученого сообщества, ведь в озоновой дыре содержание непосредственно озонасоставляет на 40-50% меньше допустимого.
Нельзяобойти стороной и такое явление, как выпадение кислотных дождей, такжевызываемое химическим загрязнением атмосферы. Это явление теснейшим образомсвязано с загрязнением гидросферы и литосферы, но предотвратить его возможнотолько путем сокращения выбросов в атмосферу. Кислотные дожди – не простое и неединичное явление. При сжигании ископаемых горючих материалов образуетсядиоксид серы и оксиды азота, а при неполном сгорании образуются еще иуглеводороды. Все эти вещества поступают в атмосферу в газообразном состоянии,но иногда вымываются оттуда, выпадая на землю с осадками. Во всех промышленныхрайонах, таких как восточная часть США, Западная Европа и северо-восточныерайоны Китая и Японии, иногда выпадают дожди, рН которых значительно ниже 4 (внорме нижний предел кислотности дождевой воды равен 5). При естественнойконцентрации диоксида углерода в атмосфере рН-среда дождевой воды составляет5,6. В присутствии оксидов серы, поступающих в атмосферу из океана и приизвержении вулканов, эта величина иногда до 4,7.Частое выпадение кислотныхдождей (рН<5) нередко приводит к крупным изменениям в экосистемах иповреждению зданий. Подобные явления характерны для государств, граничащими стеми, в которых находятся наиболее мощные источники загрязнения. Так, кислотныедожди, выпадающие в Норвегии и Швеции, — это результат загрязнения вВеликобритании и Западной Европе, причем вредные вещества распространяютсягосподствующими ветрами, дующими на большой высоте. В Центральной Швеции иСеверной Норвегии под действием кислотных дождей снизились уловы лосося ифорели, пострадали леса. Повреждение деревьев, связанное с кислотнымзагрязнением, явление, очень распространенное сейчас в Европе, и есть данные отом, что в Англии от такого загрязнения страдают бук и тис. Нередкообнаруживается, что там, где почва бедна, и не в состоянии нейтрализоватьвоздействие кислотных осадков, страдает фауна озер и рек. Особенночувствительными оказываются молодь и икра рыб. В частности, в Скандинавиипроблема осложняется тем, что кислотные загрязнители, накопившиеся за зиму вснежном покрове, быстро высвобождаются весной при таянии снега и сразу попадаютв большом количестве в талую воду в самый разгар нереста и выклева мальков. Подвлиянием кислотных дождей магний и кальций вымываются из почвы и листовогоопада, а алюминий, марганец и тяжелые металлы постепенно проникают в почвенныеводы, где могут достигать токсических концентраций, приводящих к гибели корнейдеревьев и к разрушению микоризы. В результате этого снижается способностьдеревьев получать из почвы воду и минеральные соли. Болезни, связанные снедостатком минерального питания, стали весьма обычными, причем в условияхпониженной влажности заболеваемость деревьев увеличивается. К категориикислотных дождей следует отнести озонно- кислотные туманы, служащие, видимо,одной из причин суховершинности древостоя в Шварцвальде (Германия), а такжевыпадение сухих кислотных осадков. Озон образуется при взаимодействииуглеводородов и оксидов азота в самых нижних слоях атмосферы под влияниемсолнечного света. Даже в том случае, когда концентрация каждого отдельногозагрязнителя безвредна, смесь таких веществ, как озон, диоксид серы, оксидыазота, другие фотооксиданты и тяжелые металлы, может привести к сильномуугнетению растительности. В сочетании с климатическими стрессами, особеннозасухой, такая смесь из загрязняющих веществ часто бывает причиной гибелидеревьев. Таким образом, выражение “кислотные дожди” фактически обозначаетнесколько разнообразных явлений. Методы борьбы с закислением, например внесениеизвести в озера или лесную почву дают лишь кратковременный положительныйэффект. Серьезных успехов в этом направлении можно достигнуть лишь однимспособом – снижением количества газообразных загрязнителей, поступающих ватмосферу. Особое внимание следует сосредоточить на уменьшении выбросовдиоксида серы, который поступает в атмосферу в особенно больших количествах, аисточники выбросов сравнительно легко обнаружить: это промышленные предприятия,главным образом работающие на угле электростанции. Кроме того, существуютэффективные и доступные, но дорогостоящие технологии десульфуризации, прииспользовании которых диоксид серы в атмосферу не выбрасывается. В долгосрочнойперспективе, видимо, также важно будет ограничить поступление в атмосферууглеводородов и оксидов азота. В настоящее время согласно среднестатистическиммировым данным доля отраслей промышленности по загрязнениям распределяется так:заводы черной металлургии- 42%, угольная промышленность- 16%, химическая инефтяная промышленность- 17%
/>
Рис.1. Пекин вдождливую погоду (слева) и в ясный солнечный день (справа).Сонца не видно, так как.город окутан смогом
Сюдаже, к атмосферным загрязнениям, мы относим и шумовое загрязнение, негативносказывающееся на здоровье человека. В наш век — век заводов, мощной техники,век самолётов и ракет, происходит очень большое загрязнение атмосферы всякимизвуками, вызывая тем самым шумовое загрязнение атмосферы. Природный звуковойландшафт на земле был всего 30-60 децибел. Жизнь человека в абсолютной тишинепрактически невозможна. Однако и в природе существуют генераторы звука, которыепревышают санитарные нормы (например, гром — 150 децибел). Учёные определилисанитарные нормы для человека, его нормальной жизни:
— Санитарнаянорма ночи — 30 децибел
— Санитарнаянорма для больниц и санаториев — 35 децибел
— Дляквартир и учебных заведений – 40 децибел днём.
Однако в нашейповседневной жизни шум часто превышает допустимые нормы, вызывая у человекадискомфорт. Так при шуме 80 децибел ослабляется слух, возникаютнервно-психические заболевания, гипертония, повышается агрессивность у человека.Очень сильный шум (более 110 децибел) приводит неправильной работевестибулярного аппарата, потерям сознания, головным болям, к так называемому «шумовомуопьянению», а после и разрушению слухового аппарата. Еще 100 лет тому назадуровень шумов в городах не превышал 60 децибел, а сейчас 70 децибел и более.Все большее внимание в последние годы ученый мир стал уделять проблемеэлектромагнитного загрязнения атмосферы. Электромагнитное загрязнение- этопрежде всего изменения электромагнитных свойств среды, в пространстве которойнаходится объект недвижимости (от линий электропередач, радио и телевидения,работы промышленных установок и т.д.), способные приводить к местнымгеографическим аномалиям и деструкции в тонких биологических структурах, ккоторым также относится человек. Этот вид загрязнения имеет достаточномногообразную систему измерений и поэтому при проведении экологическойэкспертизы считается возможным лишь качественный анализ его характеристик. Тоесть можно ограничиться констатацией его наличия (либо отсутствия) иприведением перечня основных источников, их мощности (например, уровеньнапряжения тока высоковольтной линии электропередач, мощность радиорелейнойустановки) в зоне поражения рассматриваемого объекта недвижимости. Не так давноученые из Соединенных Штатов пришли к ужасающим выводам: в результатеиспользования сотовой связи резко сократилась численность диких пчел и шмелей,чьи организмы не выдерживают воздействия волнового излучения, теряютспособность к размножению. В результате в десятки раз снижается возможностьоплодотворения цветковых растений насекомыми, что в конечном итоге можетпривести к нарушению всей цепочки питания, а значит исчезнуть с лица Землимогут не только десятки тысяч различного рода видов живых организмов, но дажецелые классы. Также врачи-кардиологи установили, что число инфарктов иинсультов в результате воздействия электромагнитных волн на организм человекавыросло в разы, что безусловно приводит к выводу о том, что жизнь человекаокруженного в быту электромагнитными приборами все больше и больше становитсяподверженной риску.
Самым тяжёлымотрицательным влиянием на организм человека является радиоактивное заражениеокружающей среды. По результатам экспериментов на животных и изучениепоследствий облучения людей после взрыва атомных бомб у Хиросимы и Нагасаки, апозже в Чернобыле было установлено, что острое действие радиации проявляется ввиде лучевой болезни и может привести к смерти. Сейчас защита населения ибиосферы от радиоактивного загрязнения в связи с возрастающим радиоактивнымзаражением планеты стал одной из актуальных проблем экологии. Сегодня главнымисточником радиоактивного заражения биосферы являются радиоактивные аэрозоли,которые, попадая в атмосферу во время испытаний ядерного оружия, аварий наатомных электростанциях и радиоактивных производствах, а также радионуклиды,которые выделяются из радиоактивных отходов, захороненных на суше и море. Послетого, как 26 апреля 1986 года произошла крупнейшая техногенная катастрофа наатомной электростанции, человечество на собственном горьком опыте смоглоубедиться в том, какую опасность представляет радиоактивное загрязнение. Ватмосферу попало громадное число радиоактивной взвеси, вызванной в результатевзрыва и последующего пожара. Радиоактивное облако от аварии прошло надевропейской частью СССР, Восточной Европой, Скандинавией, Великобританией ивосточной частью США. Примерно 60 % радиоактивных осадков выпало на территорииБелоруссии. Около 200 000 человек было эвакуировано из зон, подвергшихся загрязнению.Загрязнению подверглось более 200 000 квадратных километров, примерно 70 % — натерритории Белоруссии, России и Украины. Радиоактивные веществараспространялись в виде аэрозолей, которые постепенно осаждались на поверхностьземли. Благородные газы рассеялись в атмосфере и не вносили вклада взагрязнение прилегающих к станции регионов. Загрязнение было оченьнеравномерным, оно зависело от направления ветра в первые дни после аварии.Наиболее сильно пострадали области, в которых в это время прошёл дождь. Большаячасть стронция и плутония выпала в пределах 100 километров от станции, так какони содержались в основном в более крупных частицах. Иод и цезийраспространились на более широкую территорию. Затем радионуклиды вместе сдождём или опавшими листьями попали в почву, и сейчас они поступают всельскохозяйственные растения, в основном, через корневую систему. В результатетого, что из атмосферы радиоактивные вещества попали в почву и воду, срединаселения зараженных местностей увеличилось число онкологических заболеваний. Щитовиднаяжелеза — один из органов, наиболее подверженных риску возникновения рака врезультате радиоактивного загрязнения, потому что она накапливает иод-131,особенно высок риск для детей. В 1990—1998 годах было зарегистрировано около 1800случаев заболевания раком щитовидной железы среди тех, кому в момент авариибыло менее 18 лет. Учитывая низкую вероятность заболевания в таком возрасте,часть из этих случаев считают прямым следствием облучения. Эксперты считают,что количество заболеваний раком щитовидной железы будет расти ещё в течениемногих лет.
1.2Загрязнениегидросферы
Одним из самых ценных богатств Землиявляется гидросфера — океаны, моря, реки, озера, ледники Арктики и Антарктики.На Земле имеется 1385 млн. километров водных запасов и очень мало, всего лишь25% пресной воды пригодной для жизни человека. И не смотря на это люди, оченьбезумно относятся к этому богатству и бесследно, беспорядочно его уничтожают,загрязняя воду различными отходами. На свои нужды человечество используетглавным образом пресные воды. Их объём составляет чуть больше 2% гидросферы,причём распределение водных ресурсов по земному шару крайне неравномерно. ВЕвропе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речныхвод. Общее же потребление речных вод возрастает из года в год во всех районахмира. Известно, например, что с начала XXI века потребление пресных вод возросло в 6 раз, а вближайшие несколько десятилетий возрастёт еще по меньшей мере в 1,5 раза.
Недостаток воды усугубляетсяухудшением её качества. Используемые в промышленности, сельском хозяйстве и вбыту воды поступают обратно в водоёмы в виде плохо очищенных или вообщенеочищенных стоков. Таким образом, загрязнение гидросферы происходит, преждевсего, в результате сброса в реки, озера и моря промышленных,сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Согласно расчетам ученых, вскоре дляразбавления этих самых сточных вод может потребоваться 25 тысяч кубическихкилометров пресной воды, или практически все реально доступные ресурсы такогостока. Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не в росте непосредственноговодозабора главная причина обострения проблемы пресной воды. Стоит отметить,что сточные воды, содержащие остатки минерального сырья, продукты человеческойжизнедеятельности обогащают водоемы питательными веществами, что в свою очередьприводит к развитию водорослей, а как следствие к заболачиванию водоема. Внастоящее время к числу сильно загрязненных относятся многие реки – Рейн,Дунай, Сена, Огайо, Волга, Днепр, Днестр и другие. Городские стоки и крупныесвалки часто бывают причиной загрязнения вод тяжелыми металлами иуглеводородами. Поскольку тяжелые металлы накапливаются в морских пищевыхцепях, их концентрация может достигнуть летальных доз, что и произошло послебольшого промышленного выброса ртути в прибрежные воды Японии вблизи городаМинимата. Повышенная концентрация этого металла в тканях рыбы привела к гибелимногих людей и животных, съевших зараженный продукт. Повышенные дозы тяжелыхметаллов, пестицидов и продуктов переработки нефти могут заметно ослаблятьзащитные свойства организмов. Концентрация канцерогенов в Северном моредостигает в настоящее время огромных величин. Огромные запасы этих веществсконцентрировались в тканях дельфинов, являющихся конечным звеном пищевой цепи.Страны, расположенные на побережье Северного моря с недавнего времени проводяткомплекс мероприятий, направленных на снижение, а в перспективе и на полноепрекращение сброса в море и сжигания токсических отходов. Кроме того, человекосуществляет преобразование вод гидросферы путем строительства гидротехническихсооружений, в частности водохранилищ. Крупные водохранилища и каналы оказываютсерьезное отрицательное воздействие на окружающую среду: изменяют режимгрунтовых вод в прибрежной полосе, влияют на почвы и растительные сообщества, вконце концов, их акватории занимают большие участки плодородных земель.
В наши дни угрожающими темпами растетзагрязнение мирового океана. Причем здесь существенную роль играет не толькозагрязнение стоками, но и попадание в воды морей и океанов большого количестванефтепродуктов. В целом, наиболее загрязнены внутренние моря: Средиземное, Северное,Балтийское, Японское, Яванское, а также Бискайский, Персидский и Мексиканскийзаливы. Загрязнение морей и океанов происходит по двум каналам. Во-первых,морские и речные суда загрязняют воду отходами, получаемыми в результатеэксплуатационной деятельности, продуктами внутреннего сгорания в двигателях.Во-вторых, загрязнение происходит в результате аварий, когда в море попадаюттоксичные вещества, чаще всего нефть и нефтепродукты. Дизельные двигатели судоввыбрасывают вредные вещества в атмосферу, которые впоследствии оседают наповерхности воды. На танкерах перед каждой очередной загрузкой промываются емкостидля удаления остатков ранее перевозимых грузов, при этом промывочная вода, авместе с ней и остатки грузов чаще всего сбрасываются за борт. Кроме того,после доставки груза танкеры отправляются к пункту новой загрузки порожними, вэтом случае для надлежащего плавания танкеры наполняются балластной водой,которая в процессе плавания загрязняется нефтяными остатками. Перед загрузкойэта вода также выливается за борт. Что же касается законодательных мер поконтролю над нефтяным загрязнением при работе нефтяных терминалов и сливабалластной воды из нефтеналивных судов, то они были приняты гораздо раньше,после того как стала очевидной опасность больших разливов нефти из танкеров.Так, при авариях танкера «Торри Каньон» у берегов Великобритании в 1967 году итанкера «Престиж» у берегов Испании в 2002 году, последствия для окружающейсреды были настолько ужасающими, что целый ряд государств внес большое числопоправок для нефтеперевозящих судов и ужесточил наказание за подобныекатастрофы. Результаты исследований показали, однако, что малоизвестныенебольшие по объему, но постоянно повторяющиеся разливы и утечки нефти наносятэкосистемам даже больший ущерб, чем нашумевшие катастрофы. Детергенты,применяемые для уничтожения нефтяных пятен с поверхности моря, частооказываются более опасными для среды, чем сама нефть. Настоятельно необходимодальнейшее изучение проблемы и дальнейшее совершенствование мониторинганефтяного загрязнения моря. На пути юридического контроля загрязнения морской,а особенно открытой океанической среды возникают большие трудности, посколькупроблема уничтожения отходов стала сейчас для многих государств весьма острой,а незаконный сброс их в море чрезвычайно привлекателен. Вредные химическиесоединения и радиоактивные отходы, попавшие в море, постепенно разносятсятечениями и волнами, но если они попадают в мелководные приконтинентальныеморя, то немедленно наносят вред экосистеме, еще до того, как удается принятьэффективные меры борьбы с этим воздействием. В этом отношении малые моря особенноуязвимы. Воды Ирландского имеют более высокую радиоактивность, чем в другихприконтинентальных морях, а объясняется это утечками на атомной электростанциистанции в Селлафилде.
1.3 Загрязнение литосферы
Литосферой называют твердую оболочкуЗемли. Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими веществами иотходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется однатонна отходов, в том числе более 50 килограмм полимерных, трудноразлагаемыхотходов, таких как резина или пластик. Верхниеслои литосферы называется почвой. Почвенный покров является важнейшим природнымобразованием и компонентом биосфера Земли. Именно почвенная оболочка определяетмногие процессы, происходящие в биосфере. Плодородием почвы и климатическимиусловиями определяются возможность существования и развития экологическихсистем на Земле. И каждый год плодородных почв становится все меньше, и этопроисходит в том числе и потому, что почвы загрязняются отходами. Жилые дома икоммунально-бытовые предприятия являются одними из основных загрязнителей почвы.В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовоймусор, пищевые отходы, строительный мусор, пришедшие в негодность предметыдомашнего хозяйства. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупныхгородов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратился втрудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалкахсопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких предметов,например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные вещества — диоксиды. Иногда коммунально-бытовые отходы стремятся закапывать в землю,однако этот способ не менее опасен для окружающей среды, так как он в конечномсчете приводит к загрязнению подземных вод. Несмотря на это, в последние годыразрабатываются способы уничтожения бытового мусора путем сжигания.Перспективным способом считается сжигание такого мусора над горячими расплавамиметаллов.
Ещеболее опаснымизагрязнителями почвы являются промышленные предприятия. В твердых и жидкихпромышленных отходах постоянно присутствуют вещества, способные оказыватьтоксическое воздействие на живые организмы и растения. Например, в отходахметаллургической промышленности обычно присутствуют соли цветных тяжелыхметаллов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природнуюсреду цианиды, соединения мышьяка, бериллия. При производстве пластмасс иискусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол,крайне ядовитых веществ. При производстве синтетических каучуков в почвупопадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки. Припроизводстве резиновых изделий в окружающую среду поступают пылевидныеингредиенты, сажа, которые оседают на почву и растения, при попадании вдыхательную систему человека они могут вызывать обострение хроническихзаболеваний органов дыхания. При эксплуатации шин в окружающую среду попадаютизношенные и вышедшие из строя покрышки, автокамеры и ободные ленты. Хранение иутилизация изношенных шин в настоящее время являются еще нерешеннымипроблемами, так как при этом часто происходят сильные пожары, которые оченьтрудно тушить. Степень утилизации изношенных шин не превышает 30% от общего ихобъема. В то же самое время в Европе высоко развит процесс переработкирезиновых и пластмассовых отходов, из которых производят вторичное сырье. Как ив случае с загрязнением атмосферы серьезный урон почве наносит транспорт. Приработе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота,свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие наповерхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти веществатакже попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромныхколичеств минеральных удобрений и ядохимикатов, использующихся для повышенияплодородия почвы и большей стойкости урожая. Однако чрезмерное удобрение почвыприводит к тому, что выращенные овощи и фрукты попросту опасны для здоровьячеловека. Известно также, что в составе некоторых ядохимикатов содержитсяртуть. Рассмотрим более подробно загрязнение почвы тяжелыми металлами иядохимикатами. Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которыхбольше плотности железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, ртуть,кадмий, хром. Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольшихколичествах почти все они необходимы для растений и живых организмов. Ворганизме человека тяжелые металлы участвуют в жизненно важных биохимическихпроцессах. Однако превышение допустимого их количества приводит к серьезнымзаболеваниям. Тяжелые металлы накапливаются в почве и способствуют постепенномуизменению ее химического состава, нарушению жизнедеятельности растений и живыхорганизмов. Из почвы тяжелые металлы могут попасть в организм животных и людейи вызывать тяжелые для здоровья последствия. Установлено, что ртуть в почвупоступает с некоторыми пестицидами, бытовыми отходами и вышедшими из строяизмерительными приборами. Так, одна люминесцентная лампа содержит 80 миллиграммртути, поэтому их категорически запрещается бить. При постоянном поступленииртути в организм в малых количествах происходит поражение нервной системы,приводящей к возбудимости и ослаблению памяти. Весьма токсичным для живыхорганизмов является свинец. Огромное количество свинца выделяется в атмосферувместе с выхлопными газами автомобилей при сжигании бензина, так как 1 литрбензина содержит до 0,5 грамм тетраэтилсвинца. Загрязнение почвы и растений свинцомвдоль автомобильных дорог распространяется на расстояние до 200 метров.Предельно допустимая концентрация свинца в почве равна 32 миллиграмма в одномкилограмме почвы. Превышение этого показателя увеличивает вероятность попаданиясвинца в организм человека через сельскохозяйственные продукты, что можетпривести к поражению центральной нервной системы, печени, почек и головного мозга.Загрязнение почвы медью и цинком приводит к замедлению роста растений иснижению урожайности сельскохозяйственных культур. Большую опасность дляздоровья человека представляет накопление в почве кадмия. В природе кадмийнаходится в почве и в воде, а также в тканях растений. Потребление пищи,содержащей повышенные дозы кадмия, приводит к деформации скелета, снижениюроста и сильным болевым ощущениям в пояснице, ослаблению костей.
Крайнеопасным является загрязнение почвы пестицидами (ядохимикатами), используемыми всельском хозяйстве Известно, что нормальный рост растений определяетсяразличными физическими, химическими и биологическими процессами, которыепротекают в почве. При попадании в почву пестициды могут быть включены в этипроцессы с их накоплением в растениях. Кроме того, они сохраняют устойчивость впочве длительное время, что также обуславливает их накопление в пищевых цепях. Пестицидыпо назначению подразделяются на следующие группы:
-инсектициды,представляющие собой химикаты для борьбы с вредителями сельскохозяйственныхкультур (тиофос, метафос, карбофос, хлорофос, карбаматы)
— гербициды, предназначенные для борьбы с сорными травами
-фунгициды- химикаты для борьбы с грибковыми болезнями растений — регуляторы ростарастений
— дефолианты, вызывающие преждевременное старение листьев растений. Они широкоприменяются при механизированной сборке хлопка для ускорения опадения листьев ухлопчатника.
Однимиз первых пестицидов был печально известный ДДТ – дифенилдихлортрихлорэтан. Этотпрепарат обладал высокоэффективными инсектицидными свойствами и поэтому долгоевремя успешно применялся против малярийных комаров, клещей, вшей. В годы войныс помощью ДДТ успешно подавляли очаги сыпного тифа и малярии. В Советском Союзес помощью ДДТ был уничтожен клещ, переносящий таежный энцефалит. Однако многопозже обнаружилось, что ДДТ обладая высокой устойчивостью в природной среде,способен накапливаться в пищевых цепях и наносить существенный вред животномумиру. Попадая в организм человека, ДДТ аккумулируется в мозге и действует какнервный яд. При этом нормальное функционирование мозга нарушается. ПрименениеДДТ в настоящее время запрещено, но предполагают, что в биохимическомкруговороте количество ДДТ в настоящее время составляет около 1 миллиона тонн. Необходимостьприменения пестицидов в сельском хозяйстве обусловлена тем, что без нихурожайность сельскохозяйственных культур резко падает и составляет лишь 20-40%от возможной при их применении. Трудно себе представить уничтожениеколорадского жука на картофельных плантациях без применения пестицидов.
Каки в случае с атмосферой, к наиболее тяжелым последствиям приводят радиоактивноезагрязнение почвы. В процессе ядерной реакции на атомных электростанциях лишь 1%ядерного топлива превращается в тепловую энергию, а остальные 99% выгружаютсяиз атомных реакторов в виде отходов. Эти отходы представляют собойрадиоактивные продукты расщепления урана — плутоний, цезий, стронций и другие. Утилизацияи захоронение отработанного ядерного топлива представляют собой трудноразрешимуюпроблему. Ежегодно в мире при производстве электроэнергии на атомныхэлектростанциях образуется около 200 000 кубометров радиоактивных отходов снизкой активностью и 10 000 кубометров высокоактивных отходов. Радиоактивныеотходы бывают жидкими и твердыми. В зависимости от агрегатного состоянияизменяются условия их захоронения. Высокоактивные жидкие радиоактивные отходы,способные к взрыву, в виде азотнокислых водных растворов хранят в аппаратахобъемом до нескольких кубометров с двойными стенками из нержавеющей стали и смешалкой. Жидкие высокоактивные радиоактивные отходы, не способные к взрывухранятся в могильниках, которые состоят из шахт и специальных помещений дляхранения. В настоящее время одним из безопасных способов устранения опасностирадиоактивного излучения твердых ядерных отходов является их захоронение.Твердые радиоактивные отходы хоронят в специальных контейнерах в подземныхштольнях, тоннелях. К ним предъявляются особые требования при транспортировке кместу захоронения.
Ещев 1973 году ЮНЕСКО опубликовала список десяти самых опасных загрязнителейбиосферы. Их перечень и краткая характеристика приведены в следующей таблице:
Табл.1 Десять самых опасных загрязнителей биосферы
1. Диоксид углерода Образуется при сгорании всех видов топлива. Увеличение его содержания в атмосфере приводит к повышению её температуры, что чревато пагубными геохимическими и экологическими последствиями. 2. Оксид углерода Образуется при не полном сгорании топлива. Может нарушить тепловой баланс верхней атмосферы. 3. Сернистый газ Содержится в дымах промышленных предприятий. Вызывает обострение респираторных заболеваний, наносит вред растениям. Разъедает известняк и некоторые камни. 4. Оксиды азота Создают смог и вызывают респираторные заболевания и бронхит у новорождённых. Способствует чрезмерному разрастанию водной растительности. 5. фосфаты Содержатся в удобрениях. Главный загрязнитель вод в реках и озёрах. 6. ртуть Один из опасных загрязнителей пищевых продуктов, особенно морского происхождения. Накапливается в организме и вредно действует на нервную систему. 7. свинец Добавляется в бензин. Действует на ферментные системы и обмен веществ в живых клетках. 8. нефть Приводит к пагубным экологическим последствиям, вызывает гибель планктоновых организмов, рыбы, морских птиц и млекопитающих. 9. ддт и другие пестициды Очень токсичны для ракообразных. Убивают рыбу и организмы, служащие кормом для рыб. Многие являются канцерогенами. 10. радиация В превышенно допустимых дозах приводит к злокачественным новообразованиям и генетическим мутациям.1.4 Засорение космическогопространства
Под космическим мусором подразумеваютсявсе искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, нефункционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, ноявляющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космическиеаппараты, особенно пилотируемые. В некоторых случаях, крупные или содержащие наборту опасные (ядерные, токсичные) материалы объекты космического мусора могутпредставлять прямую опасность и для Земли. При их неконтролируемом сходе сорбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли ивыпадении обломков на населенные пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации,сельскохозяйственные угодия. Проблема засорения околоземного космическогопространства продуктами космическим мусором как чисто теоретическая возникла посуществу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в концепятидесятых годов. Официальный статус на международном уровне она получилапосле доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космическойдеятельности на окружающую среду» от 10 декабря 1993 года, где особо отмечено,что проблема имеет международный, глобальный характер. Нет засорениянационального околоземного космического пространства, есть засорениекосмического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны,прямо или косвенно участвующие в его освоении. В Советском Союзе засоренностьюкосмоса начали заниматься в 1985 году в министерстве обороны и в академии наукстраны. Уже в 1990 году были получены первые практические оценки и разработанаматематическая модель засоренности околоземного космического пространства. В1992 году впервые в стране был создан проект стандартных исходных данных дляобеспечения работ по созданию космических орбитальных средств. В этой связиследует отметить, что и в настоящее время только две страны — Россия и СШАимеют возможность и отслеживают всё околоземное космическое пространство вплане техногенного засорения с опорой на свои национальные системы контролякосмического пространства. В настоящее время по разным оценкам в регионе низкихоколоземных орбит вплоть до высот около 2000 километров находится до 5000 тоннтехногенных объектов. На основе статистических оценок делаются выводы, чтообщее число объектов подобного рода достаточно неопределенно и может достигать60 000 − 100 000. Из них только порядка 10 % обнаруживаются,отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическимисредствами. Только около 6 % отслеживаемых объектов являются действующими.Около 22 % объектов прекратили функционирование, 17 % представляют собойотработанные составляющие ракет-носителей, и около 55 % — отходы,технологические элементы, сопутствующие запускам, и обломки различного родавзрывов и фрагментации. Большинство этих объектов находится на орбитах свысоким наклонением, плоскости которых пересекаются, поэтому средняяотносительная скорость их взаимного пролета составляет около 10 километров всекунду. Вследствие огромного запаса кинетической энергии движения столкновениелюбого из этих объектов с действующим летательным аппаратом может повредить егоили даже вывести из строя. Эффективных мер защиты от объектов космическогомусора размером более 1 сантиметра практически нет. Необходимость мер поуменьшению интенсивности техногенного засорения космоса становится понятной прирассмотрении возможных сценариев освоения космоса в будущем. Так существуютоценки, так называемый «каскадный эффект», который в среднесрочной перспективеможет возникнуть от взаимного столкновения объектов и частиц космического мусорапри существующих условиях засорения, даже с учетом мер по уменьшениютехногенного засорения. Это может в долгосрочной перспективе привести ккатастрофическому росту количества объектов орбитального мусора на орбитах и,как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса.Эффективных практических мер по уничтожению космического мусора на орбитахболее 600 километров, где не сказывается очищающий эффект от торможения обатмосферу, на настоящем уровне технического развития человечества несуществует. Вместе с тем актуальность задачи обеспечения безопасностикосмических полетов в условиях техногенного загрязнения околоземногокосмического пространства и снижения опасности для объектов на Земле принеконтролируемом вхождении космических объектов в плотные слои атмосферы и ихпадении на Землю стремительно растет. Поэтому в обеспечение решения этойпроблемы международное сотрудничество по проблематике космического мусораразвивается по ряду приоритетных направлений. Идет экологический мониторинг закосмическим мусором и ведение каталога объектов космического мусора, разработкаспособы и средства защиты космических аппаратов от воздействия высокоскоростныхчастиц космического мусора. Поскольку экономически приемлемых методов очисткикосмического пространства от мусора пока не существует, основное внимание вближайшем будущем, будет уделено мерам контроля, исключающим образованиемусора, таким как предотвращение орбитальных взрывов, сопутствующих полетутехнологических элементов, увод отработавших ресурс космических аппаратов наорбиты захоронения, торможение об атмосферу и тому подобным мерам.
/>
Рис. Космический мусор на околоземныхорбитах. Компьютерная модель, созданная сотрудниками NASA
2. Взаимосвязь между глобальными экологическимипроблемами и возможные пути решения
Внастоящее время экологическая обстановка на планете находится в очень сложнойситуации. Если на данном историческом отрезке человечество не одумается, непопытается найти выход из сложившейся ситуации, то в конце концов произойдетприрода не выдержит постоянного вмешательства человека в свои естественныепроцессы. В этом случае экологическая катастрофа попросту не минуема. Именнопоэтому решение имеющихся экологических проблем является первым и наиважнейшимделом не отдельных государств или групп государств, а всего человечества в целом.Так или иначе все существующие в настоящее проблемы взаимосвязаны между собой,и объединяет их именно понятие «Человек». И вызваны эти проблемы численностьюпроживающего на планете населения, неравномерным его распределением поповерхности планеты, его постоянный рост. Если брать за основу именно этоутверждение, то связь между всеми экологическими проблемами будет легкопроследить. Вырисовывается следующая цепочка :
Постояннорастущее население требует все больше и больше пищи, жилья и товаров народногопотребления. Это в свою очередь вызывает рост городов и строительство все новыхи новых промышленных предприятий. Для их создания человек вырубает леса, а дляобеспечения населения пищей распахивает ранее не использовавшиеся в сельскомхозяйстве земли. Эти действия приводят к уменьшению площадей мест обитаниядиких животных, а культурные растения вытесняют дикорастущие. Из-за растущихпотребностей в древесине увеличивается вырубка лесов, что в свою очередьсказывается на содержании кислорода в атмосфере Земли. Промышленные предприятиязагрязняют токсичными соединениями атмосферу, а затем они вместе с осадкамипопадают в почву и воду. Углекислый газ, который образуется при сжиганиитоплива, не успевает усваиваться растениями и накапливается в атмосфере. Многиевыбрасываемые в окружающую среду вещества вступают в реакцию с озоновым слоемЗемли и тем самым разрушают его. Через образовавшиеся «озоновые дыры» проникаетультрафиолетовое излучение, которое совместно с накоплением в атмосфереуглекислого газа вызывает явление известное под названием «парниковый эффект», вконечном итоге приводящий к глобальному потеплению климата. Подобный результатрано или поздно способен привести к катастрофе планетарного масштаба, главнойжертвой которого и станет человечество. Также нельзя не упомянуть такиепроблемы как снижение численности или полное исчезновение некоторых видовживотных и растений и связанное с этим серьезное нарушение пищевых цепей вприроде, загрязнение почвы выбросами промышленных предприятий, пестицидами ивносимыми в излишке удобрениями. Серьезной проблемой стала эрозия почвы и вызванноеэрозией снижение площадей плодородных земель, что в конечном итоге привело ктому, что на отдельных территориях планеты человечество столкнулось снеурожаями и голодом. Неправильная мелиорация быстро приводит к снижениюкачества и плодородия почвы, уменьшению количества задерживаемой почвой ипроизрастающими на ней растениями влаги, это приводит к опустыниванию. Вместотого чтобы пытаться восстановить утраченные земли, человек распахивает новые,видя в этом спасение от голода, при этом, как правило, уничтожаются леса.
Следствиемвышеприведенной цепочки является нарушение естественного природного равновесия.Под угрозу ставится сама возможность существования жизни на Земле. Если вближайшее время не произойдет каких-либо изменений в отношении человечества кокружающей среде, то рано или поздно человек как биологический вид можетнавсегда исчезнуть с лица планеты.
Поскольку,как удалось доказать выше, первопричиной всех проблем является человечество, тоборьбу с проблемами должно осуществлять именно общество, а не отдельные люди.Без осознания всем мировым сообществом губительности сложившейся ситуациипроблемы просто физически не удастся разрешить. Прежде всего необходимовыработать высокий уровень человеческой сознательности, который станетотправной точкой в деле разрешения экологических проблем. Необходимо, чтобыЧеловек учился любить и заботиться о природе с младых лет. Для этого требуетсявнедрение экологических дисциплин в систему начального и среднего образованийво всемирном масштабе. Эта обязанность лежит прежде всего на национальных ирегиональных правительствах, так как без их деятельного участия ситуация наместах не изменится. Ими же должна проводиться политика экологическойпропаганды среди населения. Как показал опыт последних лет, такая деятельностьпривела к успехам. Так, благодаря экологическим роликам на телевидении и вИнтернете за последнее десятилетие уровень бытового загрязнения в США упал на 5,4%,в Канаде на 5,9%, в Финляндии и Норвегии почти на 7,5%, а в среднем по Европе на6,1%, причем значительного снижения добились именно промышленно развитыестраны, с многоотраслевой индустрией. Также национальные правительства должны всяческипоощрять и способствовать деятельности экологических правозащитных организаций,выступающих против особо грубых экологических нарушений. Так, по состоянию намарт 2007 года, офисы международной природоохранной организации «Гринпис»действуют в 41 стране мира, в том числе и в России. За 35 лет своегосуществования активистам организации удалось привлечь внимание мировойобщественности к более 100 000 экологическим проблемам в разных регионах мира, благодарядействиям организации прекращена деятельность около 30 000 вредоносныхпроизводств. Не менее важной является роль отдельно взятых государств в областиужесточения наказания за экологические преступления и правонарушения. Обычноужесточение законодательства происходило уже после наступления печальныхпоследствий, вызванных теми или иными экологическими катастрофами. В настоящеевремя все более важная роль уделяется вопросам превентивного ужесточениянаказаний за потенциально возможные экологические преступления. Серьезныеэкономические и уголовные последствия снизили число экологических преступленийв среднем по миру на 15-20% за последние 5-7 лет, что можно считать успехомправосудия в области экологии. На межгосударственном уровне долженосуществляться процесс мониторинга окружающей среды, заключающийся не только внаблюдении за природными процессами и явлениями, но и в оценке состояний средыи прогнозировании ее изменений. Результаты, полученные в ходе мониторинга,должны становиться объектом международного достояния, так как комплексный сборинформационных данных помогает комплексно и всесторонне подходить к проблеме.Но все приведенные усилия окажутся безрезультатными, если к решению проблем непривлекается научно-технический прогресс. Организация производств должнавестись не только с позиции экономической выгоды, формируемой рынком, но и спозиций экологической безопасности, формируемых здравым смыслом. В последнеевремя появился новый термин «экоэкономика», подразумевающий под собой такой типэкономической деятельности, который являлся бы оберегающим для планеты.Примерами такого типа служат достижения ряда стран в энергетической отрасли.Так свыше 30% энергии в таких странах, как Великобритания, Нидерланды, Дания,Норвегия и Швеция, производится ветром, причем без какого либо вреда дляприроды. Ряд современных автомобильных концернов внедряет в производствоавтомобили с водородными двигателями, работающими на безотходном водородномсырье. В настоящее время на смену бензину все чаще приходят газовоетопливо-пропан и бутан -, являющиеся более безопасным для среды по причинеполного сгорания. В настоящее в мире около 20% автомобилей работает на газовомтопливе. Как итог, в результате развития программы экономики существенносокращается число промышленных выбросов.
Заключение
В данной курсовой работе мырассмотрели очень важный комплекс проблем современности, связанный глобальнымиэкологическими проблемами современности. Удалось, доказать, что главнымвиновником и главной же жертвой данной ситуации является человечество, которое,само того не ведая в течение всей своей истории существования осуществляянасилие над природой, осуществляло насилие над собой. Только с развитиемэкологии как науки удалось понять, сколь губительны для человечества последствиянеразумного воздействия на природу. Нами рассмотрен целый комплекс загрязненийразличных оболочек Земли и космического пространства, составляющий костякглобальных экологических проблем, достаточно подробно рассмотрены явления,порождающие загрязнения, приведены соответствующие статистические данные. Далеев работе рассмотрена взаимосвязь между собой всех экологических проблем, ивозможные пути выхода из сложившейся ситуации. Постулируется тот факт, чтоодновременно с их серьезнейшим обострением проблем, наметилось общее стремлениеискать выходы из складывающейся, порой критической, ситуации. В этой связи,среди наиболее перспективных направлений природоохранной деятельности можноназвать различные общественные движения, внутри- и межгосударственные акции, всилу своей официальности имеющие серьезное воспитательное значение. Уделяетсявнимание вопросам внедрения нового типа экономических отношений — экокономики, — ставшего возможным только в результатепланомерного сотрудничества государственных и международных структур спромышленным комплексом. В работе кратко рассказывается о первых успехах этогопринципиально нового подхода.
Библиография:
1. Клименко О.В.Проблемы экологии М. 1994
2. Баландин Р. К.,Бондарев Л. Г. Природа и цивилизация, М., 1988
3. Кузнецов С.Д., МаркинЮ.П. Состояние атмосферы СПб., 1999
4. Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере М.,1989.
5. Сигачев А.С. Загрязнениекосмического пространства М., 2005
www.ronl.ru
Инновационная общеобразовательная средняя школа №30
РЕФЕРАТ на тему:
«Экологические проблемы городов»
Выполнил Кудряшев Р.С.
Класс 10 "А"
Преподаватель Поднебесова Л.Н.
г.ТВЕРЬ 2002г.ПЛАН
Введение
Факторы концентрации населения в городах.
Экологические проблемы городов.
Природно-ландшавтные проблемы городов.
Ресурсно-хозяйственные проблемы городов.
Антропоэкологические проблемы городов.
От мегаполиса к экополису.
Заключение.
Список использованной литературы.
Введение Город – это демографическое и социально-экономическое образование, включающее территориальный комплекс средств производства, искусственную среду обитания, постоянное население и определённую форму социальной организации. Дать определению понятию «город», пожалуй, столь же трудно, как дать определение понятию «общество», поскольку это объекты и понятия одного порядка сложности, хотя город и является элементом общества в государственных границах. Это связано с тем, что город есть многостороннее образование, которое в зависимости от цели исследования можно рассматривать под разным углом зрения. Для современного этапа развития человечества характерны быстрый рост числа и размеров городов. Особенно интенсивно растут большие города с населением более 100 тыс. человек. Такие города занимают около 1% площади суши. Но их воздействие на природные условия и экономику всего мира очень велико. На этой ограниченной территории проживает свыше 45% населения Земли. Но именно они производят около 80% всех выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и гидросферу.
В городах больше возможностей для разностороннего образования, выбора профессии, приобщения к культурным ценностям, поэтому они притягивают к себе сельских жителей. Рост концентрации людей, промышленных предприятий и автомобилей сопровождается значительными изменениями природных ландшафтов и условий в городах и пригородах, возникновением в них специфических природных явлений, ухудшением экологических качеств городской среды. В городах резко обостряются экологические проблемы. Причём степень сложности этих проблем находится в прямой связи с величиной города. Чем город крупнее, тем сильнее изменены природные условия, тем труднее решать экологические задачи. По сравнению с сельской местностью большинство городов мира имеет худшие экологические условия для жизни человека. Это обусловлено тем, что все компоненты природы в городах изменены деятельностью людей.
^ Факторы концентрации населения в крупных городах
Число горожан обычно увеличивалось примерно так же, как и численность рабочих и служащих, поэтому многие исследователи урбанизации сводят причины концентрации населения к концентрации в городах производства. Однако действительность с каждым годом всё больше опровергает этот тезис. Во-первых, потому что в крупных городах число рабочих мест в промышленности растёт медленно и даже падает и, напротив, быстро увеличивается занятость в непроизводственных отраслях – в сфере обслуживания, в управлении, науке и культуре. Для крупных городов эти отрасли порой в такой же степени градообразующие, как и промышленность. Во-вторых, население лишь наполовину состоит из занятых в народном хозяйстве, а вторая половина – дети, домохозяйки, пенсионеры и другие – не работает.
Словом, факторы концентрации производства и факторы концентрации населения следует рассматривать как относительно самостоятельные, хотя и взаимосвязанные причины роста городов.
Факторы концентрации в крупных городах населения известны значительно хуже, чем факторы концентрации производства. Самой общей причиной можно назвать привлекательность образа жизни крупного города, о котором жители сёл и небольших городов получают представление из литературы, прессы, кино, телевидения, благодаря личным наблюдениям при посещении городов и т.д.
Крупный город, сконцентрировавший в одном месте большое число профессионально и социально разнородных рабочих мест, создаёт большую возможность социальной мобильности населения, чем деревня или малый город. Нередко городские виды деятельности дают и более высокий денежный доход, что само по себе также немаловажный фактор их притягательности.
Крупный город, благодаря пространственной концентрации учреждений обслуживания населения, их большому количеству и разнообразию, позволяет удовлетворять возрастающие и разнообразные потребности населения, реализовывать возросшие доходы. Он обеспечивает более высокое качество обучения. Здесь выше общий уровень образования и культуры населения и, естественно, лучше состав учителей в школах, имеются высшие учебные заведения, чего практически нет в деревне или малом городе. Для жителей крупного города в пределах ежедневной доступности находится множество учреждений культуры.
У жителей крупного города, благодаря фокусированию в нём транспортных путей доступа, при равных затратах времени и средств, гораздо большая территория , чем у жителей села или малого населённого пункта.
Всё это, вместе взятое, создаёт престиж проживания в крупном городе. Если человек не пользуется благами крупного города, живя в нём, он сохраняет возможность воспользоваться ими тогда, когда захочет. Так что не только реальные, но и потенциальные преимущества крупного города играют роль фактора, привлекающего в него население. Но у каждой медали есть обратная сторона. Так и в городе, помимо привлекающих многих людей хороших сторон, есть и немало проблем, требующих рассмотрения.
^ Экологические проблемы города
Первоначально надо выяснить, что такое экологическая проблема. По мнению эколога Н.Ф. Реймера, это любые явления, связанные с воздействием человека на природу и обратимыми влияниями природы на человека и его жизненно значимые процессы.
Но экологические проблемы города чрезвычайно сложно разделить на группы. Выделяют, по крайней мере, три группы экологических проблем: природно-ландшафтные, ресурсно-хозяйственные и антропоэкологические.
Города имеют свою достаточно длительную историю, в городских поселениях сформировалась особая, городская среда жизни человека. Она включает в себя природную среду (неживую – абиотическую). Это – рельеф, климат, воды и неживую среду(биоту) – растительность, животный мир. Искусственно созданную человеком часть городской среды составляет техносфера. Это промышленные предприятия, транспорт, жилые здания. Обязательным компонентом городской среды является население города. Все эти компоненты взаимодействуют друг с другом, развиваются и совершенствуются. Неравномерности этого развития приводят городскую среду к различного рода нарушениям.
Критерием успешности социально-экономического развития выступают показатели здоровья человека. Но поскольку между всеми частями городской среды существуют противоречия, это и порождает многочисленные и разнообразные экопроблемы города.
2.1. Рассмотрим первую группу экологических проблем – ландшафтные проблемы.
Природные проблемы связаны в основном с деградацией природных ландшафтов. Под городами изменяются все компоненты: геологическое строение и рельеф, поверхностные и подземные воды. Климат, почвенный покров, животный и растительный мир. Все живые компоненты городской среды стараются приспособиться к быстро меняющимся условиям ( в целом идёт сокращение видового разнообразия, сокращается и сама площадь земных насаждений). Казалось бы, городская среда меняется только на поверхности, а в глубине, под домами и асфальтом, всё остаётся без изменений, как и тысячелетия тому назад.
Однако это не так.
В современных городах коммуникации расположены до глубины несколько сот метров. Под землю в туннелях упрятаны реки, проложены линии метро, там протянуты различные трубопроводы, кабельные сети и пр. Все эти сооружения и коммуникации существенно изменяют гидроэкологические условия. Опускается уровень грунтовых вод, нарушается почвообразовательный процесс.
При застройке города строители широко применяют планацию (выравнивание) рельефа. Для этого засыпают овраги, долины небольших рек и ручьёв, пруды. Тем самым достигается увеличение площадей городских кварталов, дорог и проездов. Но при этом происходит нарушение естественных природных процессов. Оказывается затруднённым поверхностный сток, ухудшаются условия для отвода и опускания уровня грунтовых вод. Поэтому засыпание оврагов и речек сопровождается подтоплением подвалов домов, создаёт условия для размножения в них комаров. Подтопленными принято называть площади, на которых уровень грунтовых вод залегает не глубже трёх метров. Именно на такой глубине находятся подвалы и фундаменты зданий, электрические и телефонные кабели, водопроводные и канализационные трубы, другие коммуникации. Причиной подтопления является усиление фильтрации воды в поверхностные слои грунта. Подтопление разрушает фундамент, уменьшает их прочность, затрудняет прокладку трасс метрополитена, технических коллекторов и галерей, увеличивает коррозию трубопроводов и металлических конструкций. Подтопление усиливает многие геологические процессы и, прежде всего, оползни.
К тому же в городах обычно присутствуют искусственные элементы рельефа. К их числу относятся выемки, которые используются для транспортных целей. По ним прокладываются железные и шоссейные дороги, проходят каналы. Для тех же целей сооружают насыпи, в том числе и для движения речных судов.
Много неприятностей приносит и размножающиеся в большом количестве на городских свалках и отстойниках птицы, грызуны, насекомые и микроорганизмы, постоянно тая в себе потенциальную угрозу для здоровья людей.
Более тёплые зимы, обилие пищевых отходов в городах привлекают в них многочисленных птиц. Для многих видов птиц города стали своего рода убежищем, так как здесь в отличие от пригородов, нет ядохимикатов и меньше хищников. Рост городов во многих странах мира сопровождается размножением в них вороновых птиц и, прежде всего, серых ворон. Они успешно преодолевают «фактор беспокойства» и не боятся постоянного присутствия около них людей, в том числе и около гнёзд. В городе вороны селятся и ищут корм даже на самых людных местах. Более мягкий климат, ранние сроки вегетации и цветения растений, обилие пищевых отходов обусловили рост плодовитости ворон в городах.
В умеренных широтах северного полушария крупные города стали местом зимовки многих птиц. Зимой здесь живут смешанные стаи ворон и галок. Ночуют они на деревьях парков и садов, а в особо морозные дни перебираются к вентиляционным и дымовым трубам зданий в центре города. По утрам вороны разлетаются от центра к окраинам на мусорные свалки. Тысячи уток зимуют на незамерзающих водоёмах внутри городов. Постоянными обитателями городов являются городские воробьи, сизве голуби, городские ласточки, трясогузки, сороки и другие виды птиц. Во многих городах в полудиком состоянии обитают лебеди и гуси.
Большое влияние на жизнь горожан оказывают зелёные насаждения. Зелень – важный фактор здоровья и безопасности жизни горожан. Зелень не только радует глаз свои красивым видом, определяя пейзаж и эстетику района, города (хотя и этого было бы уже вполне достаточно для оправдания многих городских посадок). Но всё же самое главное то, что они очищают воздух, увлажняют его, немного понижая его температуру летом и повышая зимой.. Они дают животворный кислород и удаляют углекислый газ. Они являются природным фильтром, улавливая многие вещества и шумопоглотителями, а, кроме того, они выделяют летучие вещества – фитонциды, обладающие бактерицидным действием, влияют на тонус человека и пр. Вот лишь некоторые цифры и примеры:
Полоса земных насаждений в несколько метров высотой и шириной снижает уровень транспортного шума на 10-12дБ, концентрацию вредных микрочастиц со 100 до 25%, скорость ветра с 10 до 2 м/с, а концентрацию выхлопных газов автотранспорта до 15% в единице объёма воздуха;
В тени хорошего, густого , здорового сада в жаркий день температура воздуха на 7-8, а в лесопарке на 100С ниже, чем на открытой местности.
Дерево средней величины за 24 часа восстанавливает столько же кислорода, сколько необходимо его для дыхания трёх человек;
В жаркий летний день над нагретым асфальтом образуются восходящие токи теплового воздуха, поднимаются легчайшие пылевые частицы, а над старым парком возникают низходящие токи воздуха, т.к. поверхность листьев прохладнее, и вот пыль из воздуха оседает на листья(которые могут быть к тому же ещё влажными или липкими). Тогда 1га деревьев хвойных пород задерживает за 1 год до 40т. пыли, а лиственных – около 100т.
Город также влияет на изменения погодных условий внутри него. В крупных городах в значительной степени изменены естественные погодно-климатические условия. Обычно в центральной части значительно теплее, чем на окраинах и в пригородах. При антициклонах, в дни со слабыми ветрами эта разница может достигать 10 градусов. К тому же за городом и на окраинах городов заморозки на почве бывают весной и осенью намного чаще, чем в центре города. Цветы на окраинах распускаются на 7-10 дней позже.
Причины повышенной концентрации тепла в городе очень многообразны. Чем крупнее город, тем больше величины в нём достигает потребление энергии. А это сопровождается значительными размерами теплоотдачи, разного рода потерями тепла. Они возникают при отоплении зданий, работе автотранспорта и промышленных установок. На увеличение тепла в городах воздействуют и многочисленные сооружения: каменные дома, бетонные здания, большие плоские пространства, покрытые асфальтом, большие площади железных крыш. Все они приводят к возрастанию континентальности. Не случайно города называют каменными пустынями с зелёными оазисами скверов, садов и парков. К тому же загрязнённый воздух городов задерживает тепловую отдачу земной поверхности. А это способствует концентрации тепла в нижних слоях атмосферы.
Повышенные температуры приземных слоёв воздуха в холодное время года влияют на вид выпадающих осадков. Так, в циклоническую погоду при температурах воздуха близких к нулю, нередки случаи выпадения в городе дождя, в то время как за городом идёт снег.
В больших городах изменяется и характер циркуляции атмосферы. Как правило, в кварталах, застроенных высокими зданиями, порывистость ветра возрастает. Крупный город порождает особую систему ветров, называемых «городскими бризами». Они возникают в результате разницы давления воздуха над городом и его пригородами. В городе вследствие дополнительного нагрева образуются восходящие потоки воздуха и формируется местная область относительно пониженного атмосферного давления. Сюда устремляются воздушные потоки с городских окраин и пригородов. Поскольку они дуют с городских окраин, с ними в город поступает относительно более чистый воздух. Таким же образом осуществляется проветривание города. Городские бризы возможны в любое время года. Но отчётливо проявляются они обычно лишь при определённом сочетании метеорологических условий. Если над городом устанавливается мощный антициклон и давление воздуха будет повышаться, то городские бризы возникнуть не смогут.
Многие свойства атмосферного воздуха зависят от состояния природных ландшафтов. Поэтому крайне важно сохранить вокруг городов леса и луга. Земные зоны пригородов служат не только местом отдыха горожан, но и обеспечивают их чистым воздухом в самом городе.
Города оказывают большое влияние на природу и изменение ландшафтов не только внутри себя, но и далеко за пределами своих границ. В значительной степени это связано с решением проблем водоснабжения. Обеспечение чистой питьевой водой жителей городов и посёлков, водоснабжение промышленных и коммунальных предприятий относится к числу первостепенных экологических проблем городских территорий. Оптимизация водоснабжения предполагает решение целого комплекса задач: наряду с удовлетворением потребностей в питьевой воде обеспечить благоприятное санитарно-гигиеническое состояние городской среды, развитие промышленного и жилищного строительства, создание лучших условий для разнообразных видов отдыха людей.
В ряде городов мира нашей страны для водоснабжения используются подземные воды. Но их усиленная откачка сопровождается возникновением обширных вододепрессивных воронок, границы которых обычно уходят далеко за пределы городов.
В крупных городах водоснабжение, как правило, осуществляется не только за счёт подземных вод, но также и поверхностными водами рек, озёр и водохранилищ. Но для этого приходится строить сложные гидротехнические сооружения – каналы, шлюзы, очистные станции, а при постройке водохранилищ улучшаются экологические условия городов и пригородов. Чем крупнее город, тем большие гидротехнические объекты приходится создавать внутри него и за его пределами.
Города являются основными потребителями природных ресурсов и, следовательно, основными очагами загрязнения природной среды. Во всех больших городах возникают сложные проблемы удаления мусора. Лишь небольшая часть его используется на мусороперерабатывающих заводах. А остальной мусор приходится вывозить на свалки. Под свалки в пригородах городов расходуются большие площади земель, где организуется санитарно-гигиенический контроль. Скопления мусора резко изменяют характер естественных природных процессов на обширных территориях пригородов. По этой причине некоторые природные комплексы вокруг городов полностью разрушены и служат источником опасности для людей. После заполнения отведённой для мусора территории, свалка засыпается слоем грунта не менее трёх метров. Но, не смотря на это, вся площадь мусорного полигона представляет опасность для здоровья людей и животных. Грунтовые воды на обширных пространствах оказываются загрязнёнными ядовитыми веществами и болезнетворными организмами. В течение нескольких десятилетий на этих территориях нельзя ничего строить и заниматься сельским хозяйством. Своеобразной формой использования строительного мусора является создание из него искусственных холмов. Из отходов строительства насыпаются холмы высотой в несколько десятков метров. Сверху на них насыпают слой почвы и сеют траву. Такие холмы могут использоваться для строительствах комплексов – лыжных и санных трав. Служат они и для полётов на дельтапланах. Такие сооружения есть во многих городах Западной Европы, в нескольких районах Москвы.
Крупные города оказывают влияние на природные ландшафты пригородов посредством воздушных течений. Ветры выносят загрязнённый городской воздух на десятки и даже сотни километров. Этот воздух оказывает воздействие на многие компоненты природы пригородов, прежде всего на растительность.
Вокруг городов вследствие оседания пыли из атмосферы происходит загрязнение снега. Площади, покрытые таким грязным снегом, в несколько раз превышают территории самих городов. Очертания площадей загрязнённого снега вокруг городов имеют различную конфигурацию. В наибольшей степени она зависит от направления господствующих ветров. Чистый снег отражает 70-90% падающей на него солнечной радиации. В результате загрязнения его отражательная способность снижается в два-три раза. Поэтому загрязнённый снег больше поглощает солнечной радиации и быстрее тает, чем чистый.
В урбанизированных районах мира загрязнённые воздушные массы могут сливаться вместе, образуя дымовые облака огромных размеров. Дымовые замутнения атмосферы площадью в сотни тысяч квадратных километров периодически возникают над крупными промышленными районами Америки и западной Европы. Обширные дымовые облака возникают над этими районами, когда над ними устанавливается обширный антициклон. В это время в атмосфере господствуют нисходящие токи воздуха и безветренная погода. В результате над всем промышленным районом происходит накопление загрязняющих веществ в нижней атмосфере и возникает обширная дымовая облачность. На всех урбанизированных территориях уменьшается солнечное облучение, ухудшаются экологические условия обитания живых организмов.
Рассмотрим следующую группу экологических проблем – ресурсно-хозяйственные.
Ресурсно-хозяйственные проблемы вызваны большими масштабами использования природных ресурсов, их переработкой и образованием различных, в том числе и токсичных отходов.
К природным ресурсам градостроительного освоения территории относятся все компоненты природного ландшафта: горные породы, поверхностные и подземные воды, воздушный бассейн, почвы, растительность, животный мир. Все эти компоненты истощаются: сокращаются запасы чистой воды и воздуха, площади земельных насаждений, многообразие биологических видов. Параллельно происходит ухудшение их качества. На это влияет как прямое вмешательство людей в природный ландшафт посредством городской застройки, так и воздействие различными видами загрязнений.
В период бурного развития промышленности города превратились в сплошные фабрики и заводы – сюда привозилось разнообразное сырьё( да такое, с которыми ни человек, ни другое живое существо ни соприкасается в природе вплотную), оно шло в переработку и образовывались токсичные отходы, которые выбрасывались в воздух или в виде стоков поступали в водоёмы, загрязняя их, а заодно и почву, и грунтовые воды, отравляя город, который их же и породил…
В процессе существования города медленно, но верно нарушался природный биохимический процесс, изменялся круговорот веществ, перераспределялась энергия. С появлением химических производств эти нарушения ещё более усилились. Параллельно с развитием промышленности развивался соответственно и транспорт (водный, железнодорожный, автомобильный, трубопроводный), что также влекло за собой усиление загрязнения окружающей среды. Природные вещества и соединения, ранее покоящиеся на большой глубине 10-100000 лет и не вступавшие в активный круговорот веществ, в большом количестве теперь лежат на поверхности и вовлекаются в природные процессы в результате переработки, сжигания, окисления, растворения и т.д. Это не могло не сказаться на здоровье людей, имеющих прямые контакты с ними, а таких людей становится с каждым годом всё больше, и в основном в городах, на различных производствах. В середине нашего века общественность стала более активно бороться с рядом фирм и производств за чистоту воды и воздуха в городах. Радикальным образом изменилось отношение к проблемам охраны городской среды в целом. Стали издаваться законы, ограничивающие промышленников, обязывающие очищать и обезвреживать отходы производств. Сильно загрязняющие производства стали удалять из города, а часто из страны.
Рост городов продолжается, увеличивается площадь больших городов, появляются новые города, однако темпы урбанизации несколько снизились в последние десятилетия. И всё-таки города продолжают, пусть и чуть медленнее, расползаться по планете, захватывая всё больше и больше территории. К примеру, за период 1950-70гг. территория 15 крупнейших городских агломераций выросла почти вдвое. Но ещё быстрее в городах растёт потребление электро- и теплоэнергии, а также число автомобилей. Так вот, именно автомобиль стал одним из главных нарушителей городской среды. Одной только резиновой пыли от стирания ими поступает в воздух за год от каждой машины до 10 кг. А сколько ядовитых веществ выбрасывается из выхлопной трубы, сколько поглощается машиной кислорода и выбрасывается углекислого и угарного газа, да и просто воздух нагревается двигателями (тепло 100тыс. движущихся машин равно теплу миллионов литров горячей воды). А выбросы свинца из выхлопных труб машин в детском организме могут вызвать мозговые расстройства и умственную отсталость, а в городах ещё добавляется большая концентрация ртути, асбеста и много чего ещё, не говоря уж о повышенном уровне радиации.
Отдельного рассмотрения требует загрязнение атмосферного воздуха. Во всех городах мира происходит ухудшение качества воздуха за счёт его запылённости. А это очень опасно, так как от состояния воздуха зависит здоровье людей.
Воздух городов отличается от сельской местности резко повышенным содержанием ядовитых газов и пыли. Многочисленные предприятия, отопительные станции, автотранспорт выбрасывают в воздух большие массы пылевидных веществ. Вследствие повышенного перемешивания воздуха над городами мельчайшие частицы пыли поднимаются выше километра и разносятся на десятки и даже сотни километров от источников загрязнения. Более крупные частицы пыли обычно не поднимаются выше нескольких сотен метров. Поэтому в безветренную погоду образуется в воздухе слой грязи, плавающий в виде свода над городом на высоте 300-500м. Этот слой, нависающий над большими городами, снижает прямую солнечную радиацию, уменьшает продолжительность солнечного сияния. В связи с этим в целом во всех крупных городах мира солнечное облучение уменьшилось по сравнению с началом века на 10-30%. Значительно уменьшилось и поступление ультрафиолетовой радиации, что привело к росту содержания болезнетворных бактерий.
Пыль, выброшенная многочисленными промышленными предприятиями и отопительными установками, автотранспортом, резко повышает количество так называемых ядер концентрации. (Ядра концентрации – твёрдые частицы, на поверхности которых из пара воздуха образуются капельки воды). Особенно эффективны в качестве ядер концентрации частицы серы и соединений азота, которые широко представлены в воздухе городов. В результате крупные города отличаются повышенным числом облачных, пасмурных и туманных дней.
Помимо пыли в воздух городов попадают ядовитые газы. Наиболее распространены выбросы сернистых соединений. Среди них первое место по степени токсичности занимает сернистый ангидрид. Он попадает в воздух при сжигании в топках угля, мазута и газа. Постоянное воздействие сернистых соединений даже низких концентраций ухудшает рост растений или повреждает их. Сухие вершины сосен, обесцвеченная листва, бурые и красные пятна на листьях, осыпающая хвоя – всё это признаки большого содержания сернистых веществ в воздухе.
Миллионы кубометров окиси углерода и азота на городские улицы выбрасывают автомобили. Местами, где накапливается особенно много машин, содержание этих веществ достигает опасных размеров. Постояв где-нибудь на перекрёстке весь рабочий день как постовой милиционер, вы получите столько же вредных веществ, сколько их содержится в 5 пачках сигарет. Так что все 100% горожан – курильщики, хотят они этого или нет. Поэтому в городах неуклонно растёт число заболеваний и гибели людей. А также возникают специфические явления, которые вызваны деятельностью человека. К их числу относятся различные смоги. Для возникновения смога нужны определённые условия: значительное количество промышленных и транспортных газов и пыли, выбрасываемых в городской воздух, безветренная погода и нисходящие токи воздуха. Смоги бывают нескольких типов. Наиболее распространен влажный смог, часто называемый лондонским или чёрным. Если над городом устанавливается обширный антициклон, все ядовитые газы и пыль скапливаются в 100-200-метровом слое и при этом возникает ядовитый туман грязно-жёлтого цвета. Сухой смог от влажного отличается по происхождению и свойствам. Он возникает в условиях сухого климата в тех городах, где часто устанавливаются антициклоны. При безоблачном небе происходит интенсивное ультрафиолетовое облучение выхлопных газов автомобилей и промышленных выбросов. В результате возникают новые вещества, превосходящие по своей ядовитости исходные загрязнители. Из-за сухости воздуха смог этого типа не создаёт густого тумана, а имеет вид синеватой дымки. Особый вид смога – ледяной или смог атлантического типа. Он возникает в городах Арктики и Субарктики при низких температурах и безветренной погоде. В этом случае выбросы пара и даже небольшого количества загрязняющих веществ из топок приводят к образованию густого тумана, состоящего из кристалликов льда и серной кислоты. Смоги разных типов характерны для сотен городов мира.
В городах предпринимаются разнообразные меры по защите воздуха от загрязнений. Один из наиболее распространенных способов заключается в удалении загрязняющих веществ как можно дальше от мест выброса. Это достигается строительством высоких труб на заводах и тепловых станциях. Трубы выбрасывают сажу, золу и газы в потоки воздуха, которые выносят их на небольшие расстояния от места выброса и рассеивают в больших объёмах воздуха. На трубах также устанавливают разного рода фильтры, которые уменьшают выбросы в атмосферу. Однако все подобные способы не могут полностью решить проблему охраны качества воздуха. Фильтры приводят к скоплению огромных масс вредных веществ, которые надо куда-то складывать. При этом происходит загрязнение почвы, поверхностных и грунтовых вод в городе и его окрестностях. Часть загрязняющих веществ не улавливается на фильтрах и попадает в воздух. Поэтому между промышленными предприятиями, тепловыми станциями и жилыми кварталами должны располагаться защитные зоны с зелёными насаждениями, которые очищают воздух от пыли, улучшают его газовый состав, уменьшают шумовое воздействие.
Большую долю загрязнений городской среды составляет автотранспорт. Вместе с ростом числа автомобилей растёт степень загрязнения воздуха. Учёные и инженеры изыскивают разные пути уменьшения вредного влияния автотранспорта на атмосферу. Они конструируют выхлопные трубы машин, оборудованных поглощающими фильтрами, меняют конструкции двигателей, изыскивают менее токсичные вещества в качестве топлива. Экологически безопасны электромобили, трамваи и троллейбусы. Значительный эффект по снижению загрязнения воздуха автомобилями создают транспортно-инженерные сооружения. Строительства транспортных развязок – туннелей и эстакад уменьшает уровень загрязнения магистралей выхлопными газами машин. Туннели и эстакады позволяют избежать длительных остановок транспорта и тем самым уменьшают выбросы выхлопных газов автомобилей.
Особой формой загрязнения городского воздуха является шум. Шумом принято называть комплекс звуков, вызывающих неприятные ощущения и раздражающих органы слуха. Полная тишина действует на человека столь же неблагоприятно, как и шумовое загрязнение. В среднем для города нормальным шумом днём считается 55 децибел. Но в больших городах его уровень значительно выше. На магистралях с высокой интенсивностью движения транспорта шум превышает 80 децибел. При повышенном уровне шума у человека постепенно снижается слух, повышается кровяное давление, развиваются неврозы, формируется устойчивая агрессивность поведения. Шум, передающийся не по воздуху, а по строительным конструкциям, называется вибрацией. Источником вибрации служат линии метрополитена мелкого заложения, трамвайные линии, железнодорожные и автотранспортные автомагистрали. Для предотвращения вибрации жилые дома должны находится в 25-30м. от трамвайных и в 50м. От железнодорожных путей.
Для борьбы с шумом в городах применяется комплекс мер. В большинстве городов запрещены гудки автомобилей. Большой звукопоглощающий эффект создают зелёные насаждения вдоль автомагистралей и железнодорожных путей, деревья вокруг домов. Разработаны способы звукогасящего остекления жилых зданий. Спальные комнаты в квартирах следует размещать со стороны дворов.
Теперь рассмотрим следующую группу экологических проблем – антропоэкологические проблемы.
Антропоэкологические проблемы городов связаны со здоровьем населения городов. Изменение качества городской среды в худшую сторону вызывает у людей различные заболевания. Природа и биологические свойства человека, формировавшиеся в течение многих тысячелетий, не способны изменяться такими же быстрыми темпами как мир, в котором он живёт. Несоответствие между этими процессами может привести к конфликту между биологической природой человека и окружающей его средой.
Среди антропоэкологических проблем особое место занимает проблема адаптации к условиям среды обитания, приспособление организма человека к её меняющимся свойствам. Адаптация – одно из основополагающих качеств живого. Она нередко отождествляется с самим понятием жизнь.
Человек как биологическое существо имеет довольно узкие границы приспособления к условиям среды. Однако, благодаря одежде, жилищу, другим факторам он может жить в различных регионах мира. Большую роль играют психологические средства социальной адаптации, настрой на жизнь в экстремальных условиях.
Напряжённый ритм городской жизни, растущий объём информации и скорость передвижения вызвали многие «болезни цивилизации». Среди них наибольшую опасность представляют поражение сердечно-сосудистой системы. Горожане стали значительно чаще, чем раньше, страдать от гипертонической болезни, артеросклероза, инфаркта миокарда.
Пагубная черта нашей городской жизни – гиподинамия. Движение является важнейшим биологическим стимулятором развития всех физиологических функций организма. Люди, ведущие малоподвижный образ жизни, обречены на самые различные болезни и, в первую очередь, на болезни сердца.
Загрязнённость среды обитания вызывает многие заболевания органов дыхания. Также растёт уровень аллергических заболеваний. В промышленных городах число больных составляет от 10 до 20%, в то время как в сельской местности 2-4%. Нарушается обмен веществ в организме, распространены заболевания органов пищеварения и онкологические. Горожане в значительной степени страдают синдромом большого города: подавленное состояние, психическая неуравновешенность.
В городе человека подстерегают различные опасности как со стороны быстро движущегося и многочисленного транспорта, так и самого ускоренного ритма жизни – больше психогенных нагрузок, мелькание лиц, реклама. Город – это ещё и повышенное шумовое раздражение (опять же от машин до другой техники – неисправной сигнализации, дребезжание трамвая, грохота тяжёлых грузовиков). Источников шума – тысячи: ведь это не выключенные приёмники и магнитофоны, шумы от взлетающего или идущего на посадку самолёта и т.д. Всё это приводит к повышенной утомляемости, снижению умственной активности, физическим и нервным заболеваниям. Наука, которая занимается природными и техногенными звуками, воздействующими на психику и здоровье человека, состоянием устойчивости природных и искусственных экосистем, называется аудиоэкология.
Человек как вид возник в сильно зашумленной среде. Разнообразные природные звуки окружали его с первых шагов. Это были шумы ветра и журчание воды, грохот камнепада и удары грома, пение птиц и крики зверей. Все они сигнализировали об экологически важных событиях и, поэтому его слух всегда был настроен на эти звуки. Они стали необходимой частью человеческой среды. А когда надобность в таких сигналах отпала(или уменьшилась), они сохранили своё благотворное влияние на человека и его психику. Это влияние сохранилось до наших дней. Вот почему нам нравятся природные звуки и они никогда не утомляют нас.
Другое дело звуки техногенные. Они сопровождают нас всего два столетия – ничтожную часть нашей истории. И к ним у нас не выработалось привычки. И у наших ушей тоже. Нам они по-прежнему вредны и непонятны.
Для города шум – дело обычное. Подчас он даже не задумывается о его противоестественности. В какой бы район города он
www.ronl.ru
Экологическое состояние планеты стало глобальной проблемой мирового масштаба в 21-ом веке, которую пытаются решить ученые многих стран мира. Состояние природы вокруг должно заставить нас задать себе вопрос:”А будут ли наши дети жить на голубой планете Земле?” Накопление углекислого газа в атмосфере-одна из основных причин парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами Солнца.Этот газ не пропускает солнечное тепло обратно в космос.Содержание парниковых газов-СО2, метана и др.-неуклонно увеличивается. Правда, действует и процесс , направленный в обратную сторону,-это процесс фотосинтеза, в котором растения усваивают двуокись углерода из воздуха и строят из нее свою биомассу. По оценкам ученых, за год вся растительность суши улавливает из атмосферы 20-30 млрд. т. углерода в форме его двуокиси. Один квадратный метр быстрорастущего тропического леса за год извлекает из воздуха 1-2 кг углерода, 1 м2 арктической тундры-раз в сто меньше, но нельзя забывать, что растительность суши-лишь сравнительно небольшая часть всей земной флоры. Основную площадь нашей планеты занимают океаны, а в их водах плавают массы микроскопических водорослей. В усвоении атмосферной двуокиси углерода они играют не меньшую роль, чем гигантские по сравнению с ними наземные растения, за год эти микроскопические водоросли потребляют около 40 млрд. т. углерода. Российский климатолог Н. И. Будыко еще в 1962 г. выдвинул гипотезу, что сжигание человечеством огромного количества разнообразных топлив, особенно возросшее во второй половине 20 в., неизбежно приведет к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. А он задерживает отдачу солнечного и глубинного тепла с поверхности Земли в космос, что приведет к эффекту , который мы наблюдаем в застекленных парниках. Вследствие такого парникового эффекта средняя температура приземного слоя атмосферы должна постепенно повышаться. Выводы Н.И.Будыко заинтересовали американских метеорологов. Они проверили его расчеты, сами провели многочисленные наблюдения и к концу 60-х гг. пришли к твердому убеждению, что парниковый эффект в атмосфере Земли существует и нарастает. Концентрация, например, двуокиси углерода в атмосфере увеличилась по сравнению с доиндустриальной эпохой на 28 %. Если человечество не примет меры, чтобы сократить выбросы этих газов к середине будущего века, средняя глобальная температура приземной атмосферы повысится на 1.5-4.5°С. Последняя цифра относится к высоким российским широтам. Произойдет перераспределение осадков на территории страны, увеличится число засух, изменится режим речного стока и режим работы гидроэлектростанций. Растает верхний слой вечной мерзлоты, занимающий в России около 10 млн. м2 (60% территории страны), что повлияет на устойчивость фундаментов инженерных сооружений. Уровень мирового океана поднимется к 2030 г. на 20 см, что приведет к затоплению низколежащих побережий. Доли некоторых государств в глобальном выбросе двуокиси углерода таковы: США-22%, Россия и Китай-по11%, Германия и Япония-по 5%. В балансе потребления органического топлива в нашей стране природный газ занимает 45%, в то время как в мировом топливном балансе на природный газ приходится 25%. Таким образом, структура украинской энергетики по воздействию на климат более нейтральна по сравнению с энергетикой других стран, так как природный газ имеет более низкий коэффициент выброса двуокиси углерода, чем уголь и нефть. К газам, создающим парниковый эффект, относится и метан, поэтому очень важно определить его потери при добыче, транспортировке по трубопроводам, распределении в городах и населенных пунктах, при использовании на станциях теплоснабжения и электростанциях. По некоторым украинским и зарубежным источникам, потери газа по всей этой цепочке составляют от 10 до 30 %, по данным Минтопэнерго Украины-1.5%, что соизмеримо с мировой нормой. Суммарные промышленные выбросы углерода, например в России, в 1990 г. оценивались в пределах 650-700 млн. т. К наиболее загрязняющим атмосферу отраслям отнесены топливно-энергетическая, нефтехимическая, металлургическая и транспортная. Мощным источником СО2 служит дыхание почвы. На 1124.9 млн. га северо-западной части Европы дыхание почвы составляет 1800 МтС, т.е. 3% от глобальной эмиссии, что в три раза превосходит индустриальную эмиссию. В условиях холодного и умеренного климата за счет замедленной скорости разложения биомассы происходит (вместе с органическим веществом) накопление углерода. Другим местом скопления СО2 служат болота-резервуар с временем пребывания органического углерода в торфах до 10 тыс.лет и его аккумуляцией 45-50 МтС/г. Из-за малой скорости разложения мха углерод активно накапливается в сфанговых болотах. Увеличение годового стока может быть достигнуто в первую очередь облесением, а также путем сохранения и увеличения содержания гумуса в почвах. Анализ динамики климатических данных показал, что в 80-х и начале 90-х г.г. среднегодовые температуры на северной половине Восточно-Европейской равнины возросли из-за частой повторяемости теплых зим, причем отмечена сопряженность ареалов максимальной изменчивости климатических характеристик с географическим распределением загрязнений атмосферы. Изменение климата в результате антропогенных выбросов парниковых газов ведет к крупномасштабным негативным последствиям практически во всех областях деятельности человека. Наиболее значительному потеплению подвержены высокие широты Земли, в которых расположены значительная часть территории Европы и Азии. В Западной Европе изменение климата чревато для сельского, лесного и водного хозяйства. Это связано главным образом с перераспределением осадков и увеличением числа и интенсивности засух. В зоне вечной мерзлоты, которая занимает около 10 млн. км2, в результате таяния льдов при потеплении климата станет разрушаться хозяйственная инфраструктура, будет нанесен ущерб добывающей промышленности, энергетическим и транспортным системам, коммунальному хозяйству. Подъем уровня Мирового океана приведет к затоплению и разрушению береговой зоны и низменной территории дельт рек с расположенными здесь населенными пунктами. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей-как из-за усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний. В 1992 г. страны-члены ООН подписали рамочную Конвенцию ООН об изменении климата. Конечная цель Конвенции заключается в том, чтобы добиться стабилизации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного антропогенного воздействия на климатическую систему. Один из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом-автомобильный транспорт. Есть несколько видов борьбы с этим видом загрязнений: техническое совершенствование двигателей , топливной аппаратуры, электронных систем подачи топлива; повышение качества топлива, снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов; использование альтернативных видов топлива, например сжатого природного газа. Кроме того, открыт способ утилизации углекислого газа с помощью новейших технологий. Диоксид углерода извлекают из дымовых газов. Операцию проводят высокоэкономичным методом газоразделения с помощью ионообменных мембран, при этом концентрацию углекислоты доводят до 98-99%. Очищенный диоксид углерода закачивают в хранилища (газгольдеры), откуда он поступает на дальнейшую переработку. На следующей стадии углекислый газ смешивают с парами воды и подвергают электрохимическому разложению в процессе электролиза. В результате реакции при высокой (1100-1500°С) температуре на аноде выделяется сверхчистый кислород, а на катоде смесь окиси углерода и водорода, т.е. синтез-газ, служащий основным сырьем для производства углеводородных соединений, всего спектра современных искусственных материалов-от синтетического бензина и дизельного топлива до изделий из полимеров (пластмасс, лаков, красок, растворителей и т.д.). Синтез-газ может использоваться и в металлургии для бескоксового производства чугуна. В Институте нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН разработаны новейшие технологии превращения углекислого газа в метанол (метиловый спирт) и диметиловый эфир, увеличивающие в 2-3 раза производительность аппаратов при значительном уменьшении расхода электроэнергии. Здесь был создан реактор нового типа, в котором производительность увеличена в 2-3 раза. Введение этих технологий снизит накопление углекислого газа в атмосфере и поможет не только создать альтернативное сырье для синтеза многих органических соединений, основой для которых сегодня служит нефть, но и решить важные экологические проблемы. В перспективе возможно, хотя пока это относительно дорого, извлекать диоксид углерода непосредственно из атмосферы крупных промышленных городов. Интересно, что его запасы в атмосфере и гидросфере, накопленные за 100 лет промышленной цивилизацией, существенно превышают ( в пересчете на углеводороды, полученные по предлагаемой технологии) оставшиеся на планете залежи нефти, а это около 400 млрд.т. Стратосферный озоновый слой защищает людей и природу от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6% увеличивает число раковых заболеваний кожи. Установлено, что жесткий ультрафиолет подавляет имунную систему организма. Озон-трехатомные молекулы кислорода-рассеян над Землей на высоте от 15 до 50 км; озоновая защитная оболочка очень невелика: всего 3 млрд. т. газа , наибольшая концентрация-на высоте от 20 до 25 км. Если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой всего в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна. Запуск мощных ракет, ежедневные полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора-миллионов гектаров леса-пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреонов в технике, парфюмерной и химической продукции в быту-главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли. В последние годы над Северным и Южным полюсами возникли «озоновые дыры» площадью свыше 10 млн. км2 каждая, появились громадные «озоновые дыры» над многими странами Европы, над Украиной. Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и живую природу. Прорыв через «озоновые дыры» солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50-100 раз, увеличивает число мощных лесных пожаров. В1996 г. горели леса в Австралии, Северной и Южной Америке, Африке, Европе, Юго-Восточной Азии. Индонезийский лесной пожар 1997 г., бушевавший почти 5 месяцев, покрыл дымом не только Индонезию, но и Малую Азию, Сингапур, достиг Южно-Китайского моря. Люди задыхались от дыма, потерпел катастрофу авиалайнер. В 1996 г. Нобелевской премией по химической экологии удостоены ученые-химики Шервуд Роуланд, Марио Малина из Калифорнийского университета в Беркли (США) и Поль Крутцен из Германии за научную гипотезу, выдвинутую ими еще в 1974 г. Их догадка состоит в том, что разрушителями озона являлись синтезированные человеком химические вещества, получившие название хлорфторуглероды (ХФУ). Инертные, негорючие, неядовитые, несложные в производстве, они получили широкое распространение-в баллончиках с аэрозолями различного назначения, а также как охлаждающие жидкости в холодильниках и кондиционерах, как растворители (тетрахлорметан, метилхлороформ, бромистый метил), в производстве пестицидов. Бромистый метил используется в качестве дезинфицирующего вещества для почв и товаров (включая карантинную обработку некоторых продуктов, предназначенных для международной торговли ), применяется в качестве добавки к автомобильному топливу. Из бромистого метила высвобождается бром, который в 30-60 раз разрушительнее для озона, чем хлор. Другие химические соединения, разрушающие озоновый слой , используются в баллонах для тушения пожара, при изготовлении полистироловых стаканчиков и современных упаковок для фасовки продуктов и полуфабрикатов. Пик мирового производства озоноразрушающих веществ пришелся на 1987-1988 гг. и составил около 1,2-1,4 млн. т в год. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40%-на страны ЕЭС, 10-12% производила Япония. Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, эти вещества, инертные у земной поверхности, преображаются. Под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в молекулах ХФУ нарушаются. В результате выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона вышибает из нее один атом. Озон перестает быть озоном , превращается в обычный кислород. Хлор же, соединившись временно с кислородом, вскоре опять оказывается свободным и «пускается в погоню» за следующей «жертвой». Его активности хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона. В Токио в 1995 г.был опубликован доклад международной экологической организации, в котором сделана попытка установить «авторство» «озоновых дыр» над Антарктидой. В списке основных озоновых «вредителей» 25 стран, но бесспорный приоритет принадлежит США, Японии и Великобритании. Признано, что из всех промышленных корпораций самый большой вред озоновому слою (13,7% мировых озоновых повреждений) нанесла американская компания «Дюпон». Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 г.английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе. Земля, водоемы, растительность, животные и постройки становятся их жертвами. В крупных промышленных городах Украины с кислотными дождями на землю в год выпадает до 1500 кг серы на 1км2. При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе окисляющегося газа содержатся диокиси серы и азота. В зависимости от состава топлива их может быть меньше или больше. Особенно насыщенные сернистым газом выбросы дают высокосернистые угли и мазут. Миллионы тонн диоксидов серы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот. Окислы азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Получение энергии, увы, сопровождается загрязнением окружающей среды. Дело осложняется еще и тем, что трубы теплоэлектростанций стали расти в высоту и достигают 250-300, даже 400 м, следовательно, выбросы в атмосферу теперь рассеиваются на огромные территории. Дождевая вода , образующаяся при конденсации водяного пара, должна иметь нейтральную реакцию, т.е. рН (рН-показатель, характеризующий кислотные или щелочные свойства раствора). Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода, и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (рН 5,6-5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым. Уменьшение рН на одну единицу означает увеличение кислотности в 10 раз, на две-в 100 раз и т.д. Мировой рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри, где 20 апреля 1974 г. выпал дождь с рН 2,4-это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса. В 70-х гг. в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов. И все это происходит вдали от городов и промышленных центров. Выяснилось, что причина всех этих бед-кислотные дожди. Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что буферные способности природы небеспредельны. В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, что ведет к снижению кислотности воды. Использование фосфата дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает меньшее воздействие на химию воды. Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов. Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов на происходит. Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность. Специалисты американского университета штата Северная Каролина изучили воздействие, оказываемое кислотными дождями на растения в период их максимальной восприимчивости к факторам внешней среды. Под влиянием кислотных дождей непосредственно после опыления в початках кукурузы формировалось меньше зерен, чем при орошении чистой водой. Причем, чем больше в дождевой воде содержалось кислоты, тем меньше зерен образовывалось в початках. Вместе с тем выяснилось, что кислотные дожди, прошедшие до опыления, не оказывали заметного влияния на формирование зерен. Проведены исследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста. Наиболее подверженными вредоносному воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника. Наименее восприимчивыми-озимая пшеница, кукурузу, салат, люцерна и клевер. Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция (СаО и СО2), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSО4). Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу-шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне-Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св.Иоанна тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме. Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами -ртутью, свинцом, кадмием и т.п. Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70-80% обусловливают кислотность дождей , выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса. Наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков ведут станции, отбирающие на химический анализ суммарные пробы, на которых в оперативном порядке измеряют только величину рН. Пробы осадков на содержание от 11 до 20 компонентов анализируются в пяти кустовых лабораториях. В заключение нужно отметить, что каждый должен задуматься над тем, что он сделал сегодня для того, чтобы жизнь на планете завтра не умерла.
www.ronl.ru
