Усиление антропогенного воздействия на природу определяет актуальность проблем охраны и рационального использования природных ресурсов. Применительно к водным ресурсам эти проблемы сводятся к их охране от истощения и загрязнения. Истощение водных ресурсов определяется их потреблением в объемах, превышающих величины возобновления. Под загрязнением вод понимается ухудшение их качества. Водные ресурсы испытывают значительное антропогенное воздействие, оказываемое локальными источниками загрязнения (стоки от накопителей промстоков, от промплощадок, от прудов-накопителей, аварийные порывы трубопроводов и др.). К отрицательным последствиям этого воздействия относятся: уменьшение запасов пресных вод, их загрязнение и засолонение, замазучивание пресноводных горизонтов, ухудшение условий обитания гидробионтов, ихтиофауны и альгофлоры. В общем случае процессы истощения и загрязнения взаимосвязаны, они определяются количественными и качественными характеристиками, которые имеют пространственно-временное распределение. Поэтому исследование этих процессов является задачей экологического мониторинга. Мониторинг включает наблюдение, анализ и оценку состояния окружающей среды, ее изменений под влиянием хозяйственной деятельности человека, а также прогнозирование этих изменений. Содержание любой мониторинговой системы в общем случае включает три подсистемы: «Банк данных», «Модель», «Прогноз».[ ...]
Эти преимущественно антропогенные образования перерабатываются в основном ускоренной дефляцией и сочетающейся с ней эоловой аккумуляцией. Отрицательные дефляционные формы рельефа перемежаются с положительными аккумулятивными, например, с барханами. Если превращение пустынных пастбищ с песчаными почвами в подвижные пески может произойти всего за 2-3 года, то восстановление растительности на них естественным путем осуществляется за 15-20 лет.[ ...]
К примесям в атмосфере антропогенного происхождения относятся: выбросы промышленных предприятий, автотранспорта, сельскохозяйственных предприятий, продукты сгорания топлива и сжигания отходов. Эти примеси характеризуются большой сосредоточенностью в пространстве, неоднородностью по составу и неравномерностью распределения. Выбросы наблюдаются в густонаселенных районах; они содержат много веществ, отрицательно влияющих на здоровье человека, материалы, растительный и животный мир.[ ...]
Таким образом, сильное антропогенное воздействие на пахотнопригодные почвы, снижение залесенности территории создают в земледельческой зоне Западной и Восточной Сибири предпосылки для инициирования эрозионных процессов, ухудшения качества пашни, ограничения роста продуктивности сельскохозяйственных культур. Эрозионные процессы в регионе наблюдаются на почвах лишь тех территорий, которые характеризуются высоким горизонтальным расчленением. Поэтому в целом степень эрозионного разрушения пахотнопригодных почв Сибири за сравнительно короткое время использования их в пашне, естественно, оказалось ниже, чем, например, пахотных почв Среднерусской возвышенности. Естественно предположить, что продукты твердого стока аккумулируются в отрицательных формах рельефа и подножий склона, формируя намытые почвы. Подобные элементарные почвенные ареалы имеют настолько малую площадь, что не могут быть представлены отдельными выделами на современных почвенных картах. Однако их доля среди эродированных почв достигает 1,5 - 2%.[ ...]
Под воздействием понимается антропогенная (отрицательная) деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов человека, вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду. Наиболее распространенный вид отрицательного воздействия - загрязнение ОПС, под которым принято считать физическое, химическое, биологическое изменение ОПС, вызванное антропогенной деятельностью, содержащей угрозу причинения вреда жизни и здоровью человека, состоянию растительного и животного мира, экологических систем природы. Другими видами неблагоприятного воздействия на ОПС являются негативные изменения, наступающие в результате нарушения государственных стандартов (норм) качества продукции, производства и потребления, а также последствия превышения антропогенной нагрузки на природную среду и т. п.[ ...]
Под воздействием следует понимать антропогенную деятельность, то есть ту, которая связана с реализацией экономических, культурных, рекреационных интересов человека. В результате этой деятельности человек вносит биологические, химические и физические изменения в природную среду. Эти изменения чаще всего являются вредными для всего живого на Земле. Наиболее распространенным отрицательным воздействием на природную среду является ее загрязнение.[ ...]
Под экологическим ущербом понимаются отрицательные изменения в ОС, вызванные различного рода воздействиями: загрязнением ОС, изъятием или нарушением качества ресурсов. Зачастую источником таких негативных воздействий становится антропогенная деятельность. Денежная оценка негативных изменений в ОС и формирует величину экономического ущерба.[ ...]
Анализ имеющихся данных показывает, что антропогенное повышение кислотности природных вод оказывает отрицательное влияние на сообщества планктонных и донных водорослей, зоопланктона и бентоса, изменяет их структуру (снижение видового разнообразия) и угнетает нормальное функционирование (снижение численности и биомассы). Однако причинно-следственный анализ результатов наблюдений, выполненных в естественных водоемах, затруднен, учитывая сложный характер регистрируемых изменений, в том числе и изменений в водоемах с отклонениями pH от оптимальных значений. Так, например, некоторые специалисты считают, что отрицательное влияние пониженных pH на зоопланктон оказывает не само по себе токсическое действие повышенных концентраций ионов, а исчезновение рыб в таких водоемах. Хотя специальные исследования в этом направлении практически отсутствуют, однако имеются отдельные доказательства того, что именно рыбы могут оказывать лимитирующее влияние на численность некоторых беспозвоночных, в частности на водяного клопа С1аспосагс1а ргортдиа, распространившегося в озерах Южной Швеции после их подкисления и исчезновения рыб . Повышенные концентрации водородных ионов оказывают сильное отрицательное влияние на условия обитания рыб и все стороны их жизнедеятельности, а также ограничивают их распространение и вызывают массовую гибель . Один из первых случаев массовой гибели лососевых был зарегистрирован еще в конце 40-х годов в норвежских реках Квина и Фрайфьорд во время интенсивного таяния снега на склонах гор и поступления больших масс талых вод в эти реки. Величина pH при этом снизилась в р. Фрайфьорд до 3,5-4,2 . Особая опасность талых вод, содержащих повышенное количество кислых продуктов и поступающих, как правило, в водоемы весной, состоит в том, что именно в это время величина pH в самих водоемах также смещается в кислую сторону вследствие преобладания в предшествующий зимний период процессов разложения органического вещества с образованием углекислого газа и кислых продуктов.[ ...]
При всяких рассуждениях о положительной или отрицательной роли отдельных видов животных или растений в жизни природных экосистем и человека трудно найти объективные критерии. Однако в отношении бобров вполне определенно можно сказать, что создание ими на малых водотоках биотопов экотон-ного типа в антропогенно нарушенных местообитаниях способствует интенсификации процессов биологического самоочищения за счет массового развития крупных видов кладоцер. При этом их жизнедеятельность приводит к трансформации реофильных биоценозов, исчезновению редких видов фауны и флоры, способных сохраниться только в малых реках, так как в бассейнах крупных речных систем они уже исчезли после создания каскадов водохранилищ. Кроме этого, бобровые плотины являются механическим препятствием при весеннем нересте рыб. Безусловно, требуется комплексная оценка последствий жизнедеятельности этих животных и выработка четкой политики в отношении регулирования их численности, а также создание природных заповедников “безбобровых” малых рек для сохранения разнообразия реофильных гидробионтов.[ ...]
Наконец, и это необходимо особо подчеркнуть, в результате многофакторного антропогенного воздействия на водоемы резко ухудшаются экологические условия обитания рыб. Эти изменения сами по себе, т. е. без дополнительного влияния токсического фактора, вызывают многочисленные отрицательные воздействия на жизнедеятельность рыб, их рост и развитие, а в конечном счете - на их численность и биологическую продуктивность. В связи с этим во весь рост встает вопрос об экологическом нормировании и экологических критериях качества воды рыбохозяйственных водоемов, которому до настоящего времени не уделялось должного внимания. Основным инструментом экологического нормирования должны быть экологические ПДК, т. е. предельно допустимые колебания экологических факторов водной среды, таких, как температура воды, содержание в ней кислорода, жесткость воды и величина pH. Сегодня уже не приходится сомневаться в том, что ухудшение любого из этих основных экологических факторов водной среды абиотической природы оказывает отрицательное воздействие на ихтиофауну рыбохозяйственных водоемов.[ ...]
Наибольшую опасность для человека и окружающей среды в атмосфере представляют примеси антропогенного происхождения: выбросы промышленных предприятий и автотранспорта, сгорание топлива для различных целей, сжигание отходов, применение пестицидов и другие выбросы от хозяйственной деятельности человека. Они характеризуются неоднородностью по составу, большей сосредоточенностью, неравномерностью распределения. Выбросы имеют место, как правило, в густонаселенных районах и содержат много веществ, отрицательно влияющих как на здоровье человека, так и на окружающую среду - растительность, животных, материалы.[ ...]
Наиболее характерные для экодизайна внешние признаки проявления негативного воздействия антропогенного фактора (в порядке отрицательной значимости) следующие: болезнетворные, эстетические и экоморфные. Самым опасным является болезнетворное загрязнение, хотя наиболее воспринимается эстетическое загрязнение, которое далеко не всегда приводит к пагубным последствиям. Экоморфное загрязнение приводит к изменению физических параметров и свойств экосистемы и необратимым сдвигам в ее структуре.[ ...]
Зарегулирование речного стока Вилюя в энергетических целях изначально является физической формой антропогенного воздействия на биологические объекты, в том числе и на рыб. Но, как видно из приведенных примеров, перекрытие реки плотиной ГЭС обусловило включение и остальных форм - химической и биологической. Отрицательное действие на гидробионтов идет сразу по нескольким направлениям, обостряя общую стрессовую ситуацию в речной экосистеме.[ ...]
На этот вопрос у ученых пока нет однозначного ответа. Если наибольший вред окружающей среде наносит антропогенное воздействие, связанное с неправильным ведением производственной деятельности, то главной проблемой экологии будет установление возможностей построения такой экономики, при которой не будет существенного отрицательного влияния на окружающую среду. Если же окажется, что сообщества естественных видов растительного и животного мира полностью определяют и поддерживают состояние окружающей среды, то основной задачей экологических исследований будет изыскание способов такого ведения экономической деятельности, при котором не превышался бы порог допустимых возмущений биосферы, и, соответственно, научно обоснованное установление этого порога.[ ...]
ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ - научное направление, предметом изучения которого является непосредственное отрицательное антропогенное воздействие хозяйственной деятельности на окружающую среду. Основные разделы П. э. включают: мониторинг, регулирование, контроль и управление воздействием на окружающую среду как на уровне отдельного производства, так и на территориальном уровне.[ ...]
Будем считать замкнутый технологический цикл экологически непроницаемым в том смысле, что формирующийся антропогенный поток локализуется в границах самого технологического процесса, внешнее его проявление на объектах окружающей природной среды равно нулю в теоретическом или практическом отношении. В противном случае имеет место уход антропогенного потока («экологический прорыв») за пределы технологического цикла, сопровождающийся отрицательным воздействием производственного процесса на окружающую среду.[ ...]
К зонам чрезвычайной экологической ситуации относят территории, на которых в результате воздействия негативных антропогенных факторов происходят устойчивые отрицательные изменения окружающей среды, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экосистем, генофондам растений и животных.[ ...]
Плотность популяции видов-индикаторов - один из важнейших показателей состояния экосистемы, высокочувствительный к основным антропогенным факторам. В результате антропогенного воздействия плотность популяции отрицательных видов-индикаторов снижается, а положительных видов-индикаторов - возрастает. Пороговым значением антропогенной нагрузки следует считать снижение (или повышение) плотности популяции вида-индикатора на 20%, а критическим значением - на 50%.[ ...]
При этом в качестве природоохранных мероприятий рассматриваются все виды хозяйственной деятельности, направленные на снижение и ликвидацию отрицательного антропогенного воздействия на ОС, сохранение, улучшение и рациональное использование природно-ресурсного потенциала и т.д. Перечень конкретных природоохранных мероприятий определяется и согласуется отдельно по каждому предприятию (утверждается план природоохранных мероприятий).[ ...]
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ - привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических агентов и веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат вулканизм, лесные пожары, пыльные бури, выветривание и пр. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным экосистемам, за исключением некоторых катастрофических природных явлений. Например, извержение вулкана Кракатау в 1883 г., когда в атмосферу было выброшено 18 км3 тонко измельченного пеплового материала; извержение вулкана Катмай (Аляска) в 1912 г., выбросившего 20 км3 рыхлых продуктов. Пепел этих извержений распространился на большую часть поверхности Земли и вызвал уменьшение притока солнечной радиации на 10-20%, что вызвало в северном полушарии понижение среднегодовой температуры воздуха на 0,5°С.[ ...]
Приоритет в экологическом праве отдается человеку, его здоровью, жизни, их охране от вредного воздействия окружающей среды в силу техногенных и антропогенных отрицательных воздействий. В этом плане осуществляются меры по предупреждению таких воздействий и по быстрому реагированию на них в целях ликвидации их последствий.[ ...]
Как уже указывалось при ответе на вопрос 111, к зонам чрезвычайной экологической ситуации относят территории, на которых в результате воздействия негативных антропогенных факторов происходят устойчивые отрицательные изменения окружающей природной среды, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экосистем, генофондам растений и животных. В России к таким зонам относятся районы Северного Прикаспия, Байкала, Кольского полуострова, рекреационные зоны Черного и Азовского морей, промзона Урала, нефтепромысловые районы Западной Сибири и др.[ ...]
Буферная емкость экосистемы - способность экосистемы противостоять загрязнению; количество загрязнителя, которое экосистема может поглотить без заметных отрицательных последствий для нее. Это понятие иногда используют при оценке отдельных компонентов ландшафтов, в частности буферность почвы - ее способность сохранять кислотную реакцию (pH), особенно в связи с кислотными дождями. Буферная емкость природных вод - способность воды к самоочищению от антропогенных загрязнителей и т. д.[ ...]
Важнейшей составной частью концепции безотходного производства являются также понятия нормального функционирования окружающей среды и ущерба, наносимого ей отрицательным антропогенным воздействием. Концепция безотходного производства основывается на том, что производство, неизбежно воздействуя на окружающую среду, не нарушает ее нормального функционирования.[ ...]
ЕМКОСТЬ ЛАНДШАФТА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - способность ландшафта обеспечивать нормальную жизнедеятельность некоторого числа организмов или выдерживать определенную антропогенную нагрузку без отрицательных последствий (в пределах данного инварианта).[ ...]
Внешние эффекты могут быть как положительными (разработка месторождения полезных ископаемых приносит дополнительный доход жителям района его расположения), так и отрицательными (от работы горного предприятия могут ухудшиться экологические условия в регионе). Отрицательные внешние эффекты появляются только после того как ассимиляционный потенциал, представляющий собой своеобразный ресурс, становиться ограниченным. С другой стороны, слово «ущерб» практически всеми понимается однозначно как потеря, убыток, урон, нанесение вреда конкретному объекту. В связи с этим, представляется более правильным под ущербом понимать тот урон, который наносится окружающей среде в результате воздействия на нее как природных, так и антропогенных процессов. Экологический ущерб обычно определяется достаточно широким спектром негативных последствий - от ухудшения здоровья людей, проживающих в районе распространения негативного воздействия, и убытков от потери и (или) гибели представителей флоры и фауны, до изменений экогеологических, ландшафтных и рекреационных условий, ускорения коррозии металлов, снижения продуктивности сельхозугодий и т.д.[ ...]
Огромное поле деятельности для научно-технической общественности - экологическое воспитание каждого сотрудника нефтегазовой отрасли. Прежде всего необходимо показать, что антропогенные воздействия играют в современном мире главенствующую роль в изменении биосферы и что без серьезных затрат на предупреждение отрицательных воздействий и восстановление качества нарушенных природных сред могут произойти не только локальные, но и глобальные изменения в окружающей среде.[ ...]
Важнейшим элементом Природных разработок являются натурные обследования зоны размещения объектов. Они Позволяют объективно оценить экологическую обстановку в зоне, выявить положительные и отрицательные особенности сложившейся экологической системы, ее антропогенных и природных компонентов. Натурные обследования выполняет проектная организация при разработке так называемого ситуационного, или опорного, плана местности (территории, участка, города и пр.), на котором намечено разместить объект.[ ...]
УЩЕРБ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ - фактические и возможные убытки народного хозяйства, связанные с загрязнением окружающей среды, включая прямые и косвенные воздействия, а также дополнительные затраты на ликвидацию отрицательных последствий загрязнения, а также потери, связанные с ухудшением здоровья населения, сокращением деятельности трудового периода и жизни людей. Выброс загрязнений способствует коррозии оборудования и строительных конструкций, приносит убытки смежным сферам хозяйственной деятельности. Получение энергии обусловливает основной вклад в глобальное антропогенное воздействие на окружающую среду. В большинстве случаев его воздействие характеризуется как изменение природного уровня потоков химических веществ (метана, свинца, кадмия, ртути и др.) в природной среде.[ ...]
В целом небольшое видовое разнообразие водорослей почвы Уфы, особенно желто-зеленых, указывает на отрицательное воздействие антропогенных загрязнений на альгофлору.[ ...]
Действие человека как экологического фактора в природе огромно и чрезвычайно многообразно. В настоящее время ни один из экологических факторов не оказывает столь существенного и всеобщего, т. е. планетарного, влияния, как человек, хотя это наиболее молодой фактор из всех действующих на природу. Влияние антропогенного фактора постепенно усиливалось, начиная от эпохи собирательства (где оно мало чем отличалось от влияния животных) до наших дней, эпохи научно-технического прогресса и демографического взрыва. В процессе своей деятельности человек создал большое количество самых разнообразных видов животных и растений, существенным образом преобразовывал естественные природные комплексы. На значительных территориях создал особые, нередко практически оптимальные условия жизни многим видам. Создавая огромное разнообразие сортов и видов растений и животных, человек способствовал появлению у них новых свойств и качеств, обеспечивающих им выживание в неблагоприятных условиях, как в борьбе за существование с другими видами, так и невосприимчивости к воздействию патогенных организмов. Изменения, производимые человеком в природной среде, создают для одних видов благоприятные условия для размножения и развития, для других - неблагоприятные. И как результат, между видами создаются новые численные отношения, перестраиваются пищевые цепи, возникают приспособления, необходимые для существования организмов в измененной среде. Таким образом, действия человека обогащают или обедняют сообщества. Влияние антропогенного фактора в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным. Человек, распахивая целинные и залежные земли, создает сельскохозяйственные угодья (агроценозы), выводит высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям формы, расселяет одних и уничтожает других. Эти воздействия часто являются положительными, но нередко носят отрицательный характер, например, необдуманное расселение многих животных, растений, микроорганизмов, хищническое уничтожение целого ряда видов, загрязнение среды и др.[ ...]
Факторный анализ накопления ТМ, содержания сульфатов и величины pH корки тополя подтвердил сложный многокомпонентный характер особенностей аккумуляции химических элементов в городских условиях. Методом главных компонент факторного анализа выявлено 7 факторов, определяющих 85 % всех корреляционных связей. Первый фактор - Со78№76РЬ76Мп702п62Си62Сс156 (31,4 %) - интерпретируется как антропогенный, обусловленный аэротехногенным загрязнением в результате выбросов выхлопных газов. Максимальные нагрузки этого парагенезиса наблюдаются вблизи автостоянок, вдоль крупных магистралей и оживленных перекрестков улиц. Антропогенный характер этого парагенезиса подтверждает также тот факт, что самая высокая отрицательная нагрузка этого фактора приходится на фоновую территорию, расположенную в 120 км от Санкт-Петербурга вне зоны техногенного воздействия.[ ...]
В разных типах леса с соответствующими почвенными условиями существует различная опасность ветровала, задернения почвы, ее заболачивания и т. д. В связи с этим необходим дифференцированный подход к подбору объектов постепенной рубки, установлению числа приемов, интенсивности выборки деревьев, общей продолжительности рубки; при этом учитывается, подвергались ли эти объекты антропогенному воздействию или их природа не нарушалась. Высоко- и среднепродуктивные типы леса (I - III, частично IV, бонитеты) более приемлемы для проведения постепенных рубок, нежели малопродуктивные. В типах леса и древостоях с повышенной опасностью ветровала нужна умеренная выборка деревьев, особенно при первом приеме. Важно также учитывать и регулировать динамику напочвенных изменений. Они связаны, с одной стороны, с позитивной ролью постепенной рубки, способствующей разложению подстилки, сохранению в ней влаги и, следовательно, созданию благоприятных условий для сопутствующего возобновления; с другой - с отрицательным влиянием в виде задернения почвы в местах интенсивного разреживания древостоя в определенных типах леса.[ ...]
Исходя из этих предпосылок принцип полной экологической безопасности заключается в обязательной нормативной реализации комплексной системы всех взаимосвязанных элементов природоохранной деятельности. При этом главным содержанием инженерно-экологической стратегии управления природоохранной деятельностью является формирование опережающих мероприятий, предотвращающих возникновение отрицательных антропогенных изменений и снижающих тем самым экологический риск в региональном и планетарном масштабах.[ ...]
Основными методами изучения экологической ситуации являются анализ баланса вещества и энергии между компонентами ландшафта, анализ миграционных потоков с учетом техногенных эмиссий, типизация особенностей ландшафтов; а основными источниками данных служат результаты геохимических работ разного содержания и материалы дистанционного зондирования с получением пространственных характеристик развития отрицательных последствий антропогенного воздействия на ландшафты Арктики.[ ...]
Прежде всего она характеризуется таким состоянием окружающей среды, которое не является благоприятным. Но в соответствии с концепцией правовой охраны окружающей среды в России неблагоприятной с юридической точки зрения окружающая среда считается уже при превышении установленных нормативов ее качества. Для признания ситуации экологически опасной должно быть отмечено такое отрицательное воздействие на нее, которое сопровождается некими значительными экологическими, социальными либо экономическими последствиями. Как экологически опасная может быть определена ситуация, характеризующаяся наличием существенного негативного изменения состояния окружающей природной среды под влиянием антропогенных и природных воздействий, в том числе обусловленных бедствиями и катастрофами, включая стихийные, как правило, сопровождаемого социальными и экономическими потерями.[ ...]
Таким образом, надземная и подземная структуры ценопопуляций бодяка полевого связаны с признаками его жизненной формы: полицент-ричностью, вегетативной подвижностью, характером роста и глубиной залегания подземных вегетативных органов. Элементами ценопопуляции (центрами воздействия на среду) в подземной части являются гипогеогенные корневища и корни размножения, в надземной части - парциальные побеги и кусты. Применяемая в лесном хозяйстве культивация в междурядьях (перерезка корней и корневищ) по существу способствует вегетативному размножению бодяка полевого, отрицательно влияя на приживаемость и рост молодой культуры ели. При исключении антропогенного вступает в силу внутриценотический фактор подавления сорняка, поэтому в первые годы существования культур ели культивация не только малоэффективна, но и вредна. Лучше вручную пропалывать наиболее засоренные участки.[ ...]
Проблема загрязнения биосферы встала особенно остро после того, как в XX. в. под влиянием Н1Р качественно изменился, характер производства и человек существенно расширил количество используемых им металлов (например, урана, ртути и т.д.), стал производить вещества, которые не только неизвестны природе, но даже вредны для организмов биосферы (синтетические Еолокна, пластмассы, пестицида и др.). Эти вещества после их использования, как правило, не поступают в естественный природный круговорот, загрязняют почву, воду, воздух, растительные и животные организмы и в конечном счете отрицательно отражаются на человеке. Наиболее характерные антропогенные факторы и их последствия на элементы биосферы показаны в табл.[ ...]
Растительность - наиболее легко поддающийся воздействию человека фактор ветровой эрозии почв. Именно с растительностью связаны основные надежды в деле охраны почв от ветровой эрозии. Растительность оказывает влияние и на свойства почв и на свойства воздушного потока. При этом следует разграничивать влияние собственно растений и влияние технологии возделывания тех или иных сельскохозяйственных культур. Влияние собственно растений па ветровую эрозию весьма многообразно, но в большинстве случаев положительно. Влияние же технологии возделывания многих культур зачастую является отрицательным и должно анализироваться в ряду антропогенных факторов ветровой эрозии почв.[ ...]
Радиоактивность - способность атомных ядер некоторых химических элементов и их изотопов самопроизвольно распадаться (претерпевать радиоактивный распад) с испусканием характерного излучения (альфа-, бета-, гамма-излучение, рентгеновское, нейтронное). Радиоактивность бывает естественная, обусловленная присутствием в среде (горных породах) радиоактивных элементов; например, часть Новосибирской области подвержена естественному радоновому загрязнению, так как в подстилающих коренных горных породах (гранитоидах) фиксируются повышенные клар-ки урана-238, продуктом распада которого и является радон-222. Искусственная обусловлена антропогенной деятельностью человека (АЭС, подводные атомные лодки, испытание ядерного оружия, ядерные взрывы в мирных целях и др.). Как правило, естественная радиоактивность не вызывает явных отрицательных явлений, так как к ней живые организмы приспособились. Искусственная радиоактивность, наоборот, играет негативную роль, вызывая разрушение природных экосистем и представляя значительную опасность для живых организмов и человека.
Качество окружающей среды - состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и их совокупностью. Для решения вопросов управления и регулирования качества окружающей среды необходимо иметь следующее: представление о том, какое качество (состояние загрязнения) природных сред можно считать приемлемым; информацию о наблюдаемом состоянии окружающей среды и тенденциях его изменения; оценку соответствия (или несоответствия) наблюдаемого и прогнозируемого состояния окружающей среды приемлемому.
Как уже отмечалось ранее (см. гл.1.2), мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) - комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.
Существуют три уровня мониторинга окружающей среды для оценки антропогенного воздействия: локальный - на относительно небольшой территории в зонах высокой интенсивности воздействия (города, промышленные районы); региональный - на более обширные области в зонах со средним уровнем воздействия; глобальный - практически по всей территории земного шара.
Важнейшим элементом экологического мониторинга является оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС), которая осуществляется в целях выявления и принятия необходимых и достаточных мер по предупреждению возможных неприемлемых для общества экологических и связанных с ним социальных, экономических и других последствий реализации хозяйственной или иной деятельности (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Схема проведения мониторинга
Для снижения негативного воздействия загрязняющих веществ на биосферу в целом и её компоненты - атмосферу, литосферу, гидросферу - необходимо знать их предельные уровни.
В соответствии с законодательством Российской Федерации устанавливаются в области охраны окружающей среды нормативы качества окружающей среды и нормативы допустимого воздействия на неё, при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и сохраняется биологическое разнообразие.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) - максимальное количество вредного вещества в единице объема или массы, которое при длительном воздействии не вызывает каких-либо болезненных изменений в организме человека и неблагоприятных наследственных изменений у потомства, обнаруживаемых современными методами.
Определение ПДК основывается на пороговом принципе действия химических соединений. Порог вредного действия - минимальная доза вещества, при превышении которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.
Определённые таким образом нормативы основаны на принципе антропоцентризма, т.е. приемлемых для человека условий среды, что является основой санитарно-гигиенического нормирования. Однако человек не самый чувствительный из биологических видов, и нельзя считать, что если защищен человек, то защищены и экосистемы.
Экологическое нормирование предполагает учёт допустимой антропогенной нагрузки (ДАН) на экосистему, под воздействием которой отклонение от нормального состояния экосистемы не превышает естественных изменений, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведёт к ухудшению качества среды.
Но в качестве практического использования к настоящему времени известны лишь некоторые попытки учёта допустимой нагрузки для водоёмов рыбохозяйственного назначения.
Экологическая безопасность от деятельности хозяйственных субъектов должна обеспечиваться комплексом финансовых, законодательных и технических мер, уменьшающих вредное воздействие на окружающую среду.
Важнейшими законодательными актами являются Федеральные законы «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999), «Об охране окружающей среды» (2002), «Об экологической экспертизе» (2006). На территории России действуют федеральные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы, утверждённые и введённые в действие федеральным органом исполнительной власти.
К числу основных методов управления охраной окружающей среды относятся информационные, предупредительные и принудительные (табл. 1.10).
Таблица 1.10
Методы регулирования рационального природопользования
| Информаци онные | Предупредительные | Принудительные |
|||
| административные | финансо- экономи ческие |
||||
| правовые | контроль ные | взыска ния | ответствен ность |
||
| Мониторинг Исследования Образование Просвещение Воспитание Пропаганда Прогнозиро вание | Норма права Стандарты Разреше ния Экоэкс пертиза | Проверка деятельности Сертификация товаров Лицензирование Экоаудит Инвентаризация | Субсидии Дотации Льготные займы Кредиты | Платежи Налоги Штрафы Облига ции | Запреты работ Ограничения деятельности Арест Отстранение Изъятие |
Экологическая программа должна основываться на принципе устойчивого развития, который обеспечивается не отдельными природоохранными мероприятиями, а комплексной реконструкцией производства, позволяющей минимизировать расход природных ресурсов и одновременно уменьшать антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Для достижения целей экологической программы в России определены следующие природоохранные мероприятия.
Охрана и рациональное использование водных ресурсов: строительство очистных сооружений для сточных вод предприятий; внедрение систем оборотного водоснабжения всех видов; повторное использование сбросных вод, улучшение их очистки; разработка методов очистки сточных вод и переработки жидких отходов; реконструкция или ликвидация накопителей отходов; создание и внедрение автоматизированной системы контроля за составом и объёмом сброса сточных вод.
Охрана атмосферного воздуха: установка газопылеулавливающих устройств; оснащение двигателей внутреннего сгорания нейтрализаторами для обеззараживания отработавших газов; создание автоматизированных систем контроля за загрязнением атмосферного воздуха; создание и оснащение лабораторий контроля за составом выбросов; внедрение установок для утилизации веществ из газов. Использование отходов производства и потребления: строительство мусороперерабатывающих заводов; внедрение технологий для переработки, сбора и транспортировки бытовых отходов с территории городов; строительство установок для получения сырья из отходов производства.
Контрольные вопросы и задания Что такое биосфера и чем определяются её границы? Какие компоненты (типы вещества) биосферы выделил В.И.Вернадский? Дайте определение понятий «биоценоз», «биотоп», «биогеоценоз», «экосистема». В чём отличие понятий «биогеоценоз» и «экосистема»? Что такое адаптации? Как их классифицируют? Что понимают под термином «вторая природа», «третья природа»? Назовите главные причины, негативные последствия и пути предотвращения загрязнения окружающей среды. Назовите виды мониторинга окружающей среды. Назовите естественные и антропогенные источники загрязнения атмосферного воздуха. Какие вещества являются источниками образования кислотных дождей? Назовите антропогенные факторы загрязнения водных объектов. Какие воды считаются загрязнёнными? Что такое эвтрофирование водоёмов и в чём заключается разница между эвтрофированием и загрязнением водоёмов? Охарактеризуйте наиболее часто встречающиеся загрязнители водной среды. Каковы последствия антропогенных кислотных загрязнений почв? Какие вещества относят к твёрдым бытовым отходам? На какие группы, с точки зрения экологической безопасности, их принято разделять? Приведите основные термины и определения, используемые в экотоксикологии. Перечислите основные пути поступления ксенобиотиков в организм человека и животных, дайте краткую характеристику каждого из них. Назовите основные типы радиоактивных распадов. Какая доза является мерой биологического воздействия радиации? Действительно ли окружающая среда подвергается значительно большей дозовой нагрузке после освоения ядерной энергии? Укажите источник излучения, вносящий максимальный вклад в дозу для населения. Какие радионуклиды являются биогенными? Укажите искусственные радионуклиды, активно участвующие в биогеохимических круговоротах.
В ходе исторического процесса взаимодействия природы и общества происходит непрерывное усиление влияния на окружающую среду антропогенных факторов.
По масштабам и степени воздействия на лесные экосистемы одно из важнейших мест среди антропогенных факторов занимают рубки главного пользования. (Рубка леса в пределах расчетной лесосеки и с соблюдением эколого-лесоводственных требований является одним из необходимых условий развития лесных биогеоценозов.)
Характер воздействия рубок главного пользования на лесные экосистемы в значительной степени зависит от применяемой техники и технологии лесозаготовок.
В последние годы в лес пришла новая тяжелая многооперационная лесозаготовительная техника. Внедрение ее требует неукоснительного соблюдения технологии лесозаготовительных работ, в противном случае возможны нежелательные экологические последствия: гибель подроста хозяйственно ценных пород, резкое ухудшение водно-физических свойств почв, увеличение поверхностного стока, развитие эрозионных процессов и др. Это подтверждается данными натурного обследования, проведенного специалистами Союзгипролесхоза в некоторых областях нашей страны. Вместе с тем немало фактов, когда разумное применение новой техники с соблюдением технологических схем лесосечных работ, учитывающих лесоводственные и природоохранные требования, обеспечивало необходимое сохранение подроста и создавало благоприятные условия для восстановления лесов ценными породами. В этой связи заслуживает внимания опыт работы с новой техникой лесозаготовителей Архангельской обл., которые добиваются с помощью разработанной технологии сохранения 60% жизнеспособного подроста.
Механизированные лесозаготовки существенно изменяют микрорельеф, строение почвы, ее физиологические и другие свойства. При использовании в летний период валочных (ВМ-4) или валочно-трелевочных машин (ВТМ-4) минерализуется до 80-90% площади лесосек; в условиях всхолмленного и горного рельефа такие воздействия на почву в 100 раз увеличивают поверхностный сток, усиливают эрозию почвы, а, следовательно, снижают ее плодородие.
Особенно большой вред лесным биогеоценозам и окружающей среде в целом сплошные рубки могут причинять в районах с легко уязвимым экологическим балансом (горные районы, притундровые леса, районы вечной мерзлоты и др.).
Отрицательное влияние на растительность и особенно на лесные экосистемы оказывают промышленные выбросы. Они влияют на растения непосредственно (через ассимиляционный аппарат) и косвенно (изменяют состав и лесорастительные свойства почвы). Вредные газы поражают надземные органы дерева и ухудшают жизнедеятельность микрофлоры корней, в результате чего резко снижается прирост. Преобладающим газообразным токсикантом является сернистый газ - своеобразный индикатор загрязнения воздушной среды. Значительный вред оказывают аммиак, окись углерода, фтор, фтористый водород, хлор, сероводород, окислы азота, пары серной кислоты и др.
Степень поражения растений загрязняющими веществами зависит от целого ряда факторов, и прежде всего от вида и концентрации токсикантов, продолжительности и времени их воздействия, а также от состояния и характера лесонасаждений (их состава, возраста, полноты и др.), метеорологических и других условий.
Более устойчивыми к действию токсических соединений являются средневозрастные, а менее устойчивыми - спелые и перестойные насаждения, лесные культуры. Лиственные породы более устойчивы к действию токсикантов, чем хвойные. Высокополнотные с обильным подлеском и ненарушенной структурой древостой устойчивее изреженных искусственных насаждений.
Действие высоких концентраций токсикантов на древостой в короткий период приводит к необратимым повреждениям и гибели их; длительное воздействие небольших концентраций вызывает патологические изменения в древостоях, а незначительные концентрации вызывают снижение их жизнедеятельности. Поражение лесов наблюдается практически в районе любого источника промышленных выбросов.
Более 200 тыс. га лесов повреждено в Австралии, где ежегодно с осадками выпадает до 580 тыс. т SO 2 . В ФРГ поражено вредными промышленными выбросами 560 тыс. га, в ГДР - 220, Польше - 379 и Чехословакии - 300 тыс. га. Действие газов распространяется на довольно значительные расстояния. Так, в США скрытые повреждения растений отмечались на расстоянии до 100 км от источника выбросов.
Вредное действие выбросов крупного металлургического комбината на рост и развитие древостоев распространяется на расстояние до 80 км. Наблюдения за лесом в районе химического завода с 1961 по 1975 г. показали, что прежде всего стали усыхать сосновые насаждения. За этот же период средний радиальный прирост упал на 46% на расстоянии 500 м от источника выбросов и на 20% в 1000 м от объекта выбросов. У березы и осины листва оказалась поврежденной на 30-40%. В 500-метровой зоне лес полностью усох через 5-6 лет после начала поражения, в 1000-метровой - через 7 лет.
На площади поражения с 1970 по 1975 г. усохших деревьев было 39%, сильноослабленных - 38 и ослабленных - 23%; на расстоянии 3 км от завода ощутимое поражение леса отсутствовало.
Наибольшее поражение лесов от промышленных выбросов в атмосферу наблюдается в районах крупных промышленных и топливно-энергетического комплексов. Имеют место и очаги поражения более мелкого масштаба, которые также наносят немалый вред, снижая природоохранные и рекреационные ресурсы района. Это относится прежде всего к малолесным районам. Для предотвращения или резкого снижения поражения лесов необходимо осуществление комплекса мероприятий.
Отвод лесных земель для нужд той или иной отрасли народного хозяйства или перераспределение их по назначению, а также прием земель в состав гослесфонда являются одной из форм воздействия на состояние лесных ресурсов. Сравнительно большие площади отводятся под сельскохозяйственные угодья, для промышленного и дорожного строительства, значительные площади используются горнопромышленной деятельностью, энергетической, строительной и другой промышленностью. На десятки тысяч километров через леса и другие угодья тянутся трубопроводы для перекачки нефти, газа и т. д.
Велико влияние лесных пожаров на изменение окружающей среды. Проявление и подавление жизнедеятельности ряда компонентов природы нередко связано с действием огня. Во многих странах мира формирование природных лесов в той или иной степени связано с влиянием пожаров, которые оказывают отрицательное влияние на многие процессы жизни леса. Лесные пожары наносят серьезные травмы деревьям, ослабляют их, обусловливают образование ветровала и бурелома, снижают водоохранно-защитные и другие полезные функции леса, способствуют размножению вредных насекомых. Воздействуя на все компоненты леса, они вносят серьезные изменения в лесные биогеоценозы и экосистемы в целом. Правда, в некоторых случаях под влиянием пожаров создаются благоприятные условия для возобновления леса - прорастания семян, появления и формирования самосева, особенно сосны и лиственницы, а иногда ели и некоторых других древесных пород.
На земном шаре лесные пожары ежегодно охватывают площадь до 10-15 млн. га и более, а в отдельные годы эта цифра увеличивается более чем вдвое. Все это ставит проблему борьбы с лесными пожарами в разряд первоочередных и требует большого внимания к ней лесохозяйственных и других органов. Острота проблемы возрастает в связи с быстрым народнохозяйственным освоением слабо обжитых лесных территорий, созданием территориально-производственных комплексов, ростом населения и его миграцией. Это относится прежде всего к лесам Западно-Сибирского, Ангаро-Енисейского, Саянского и Усть-Илимского производственных комплексов, а также к лесам некоторых других районов.
Серьезные задачи по охране природной среды возникают в связи с возрастанием масштабов использования минеральных удобрений и пестицидов.
Несмотря на их роль в повышении урожайности сельскохозяйственных и других культур, высокую экономическую эффективность, следует отметить, что при несоблюдении научно обоснованных рекомендаций их использования могут иметь место и негативные последствия. При небрежном хранении удобрений или плохой заделке их в почву возможны случаи отравления ими диких животных и птиц. Безусловно, химические соединения, используемые в лесном и особенно в сельском хозяйстве в борьбе с вредителями и болезнями, нежелательной растительностью, при уходе за молодыми насаждениями и др., нельзя отнести к совершенно безвредным для биогеоценозов. Отдельные из них оказывают отравляющее действие на животных, некоторые в результате сложных превращений образуют токсические вещества, способные накапливаться в организме животных и растений. Это обязывает строго следить за выполнением утвержденных правил использования пестицидов.
Применение химических препаратов при уходе за молодыми лесными насаждениями повышает пожароопасность, нередко снижает устойчивость насаждений к вредителям леса и болезням, может оказывать отрицательное влияние на опылителей растений. Все это должно учитываться при ведении хозяйства в лесу с применением химических препаратов; особое внимание должно быть обращено при этом на водоохранные, рекреационные и другие категории лесов защитного назначения.
В последнее время расширяются масштабы гидротехнических мероприятий, возрастает водопотребление, имеет место устройство отстойников на лесных площадях. Интенсивный водозабор влияет на гидрологический режим территории, и это, в свою очередь, приводит к нарушению лесных насаждений (зачастую они теряют свои водоохранные и водорегулирующие функции). Значительные отрицательные последствия для лесных экосистем может вызвать подтопление, особенно при строительстве гидроэлектростанции с системой водохранилищ.
К подтоплению огромных территорий и образованию мелководий приводит создание крупных водохранилищ, особенно в равнинных условиях. Образование мелководий и болот ухудшает санитарно-гигиеническую обстановку, отрицательно сказывается на природной среде.
Особый ущерб причиняет лесу пастьба скота. Систематическая и неурегулированная пастьба приводит к уплотнению почвы, уничтожению травянистой и кустарниковой растительности, повреждению подроста, изреживанию и ослаблению древостоя, снижению текущего прироста, поражению лесных насаждений вредителями и болезнями. При уничтожении подроста покидают лес насекомоядные птицы, поскольку их жизнь, гнездование чаще всего связаны с нижними ярусами лесонасаждений. Наибольшую опасность пастьба вызывает в горных районах, так как эти территории более всего подвержены эрозионным процессам. Все это требует особого внимания и осторожности при использовании лесных участков под пастбища, а также для сенокошения. Важную роль в осуществлении мероприятий по более эффективному и рациональному использованию лесных территорий для этих целей призваны сыграть новые правила сенокошения и пастьбы скота в лесах СССР, утвержденные постановлением Совета Министров СССР от 27 апреля 1983 г.
Серьезные изменения в биогеоценозе вызывает рекреационное использование лесов, особенно неурегулированное. В местах массового отдыха нередко наблюдается сильное уплотнение почвы, что приводит к резкому ухудшению ее водного, воздушного и теплового режимов, снижению биологической активности. В результате чрезмерного вытаптывания почвы могут погибнуть целые насаждения или отдельные группы деревьев (они ослабляются до такой степени, что становятся жертвами вредных насекомых и грибных болезней). Чаще всего от рекреационного пресса страдают леса зеленых зон, расположенных в 10-15 км от города, в окрестностях баз отдыха и местах массовых мероприятий. Определенный ущерб наносится лесам механическими повреждениями, разного рода отходами, мусором и др. Наименее устойчивы к антропогенному воздействию хвойные насаждения (ель, сосна), в меньшей степени страдают лиственные (береза, липа, дуб и др.).
Степень и ход дигрессии определяются устойчивостью экосистемы к рекреационной нагрузке. Устойчивость леса к рекреации определяет так называемую емкость природного комплекса (предельное количество отдыхающих, которое может без ущерба выдержать биогеоценоз). Важным мероприятием, направленным на сохранение лесных экосистем, повышение, их рекреационных свойств, является комплексное благоустройство территории с образцовым ведением здесь хозяйства.
Отрицательные факторы действуют, как правило, не изолированно, а в виде определенных взаимосвязанных компонентов. При этом действие антропогенных факторов часто усиливает отрицательное влияние природных. Например, влияние токсических выбросов промышленности и транспорта чаще всего сочетается с повышенной рекреационной нагрузкой на лесные биогеоценозы. В свою очередь, рекреация и туризм создают условия для возникновения лесных пожаров. Действие всех этих факторов резко снижает биологическую устойчивость лесных экосистем к вредителям и болезням.
При исследовании влияния на лесной биогеоценоз антропогенных и природных факторов необходимо учитывать, что отдельные компоненты биогеоценоза тесно связаны как между собой, так и с другими экосистемами. Количественное изменение одного из них неизбежно вызывает изменение во всех остальных, а существенное изменение всего лесного биогеоценоза неизбежно сказывается на каждом его компоненте. Так, в зонах постоянного действия токсических выбросов промышленности постепенно меняется видовой состав растительности и животного мира. Из древесных пород в первую очередь повреждаются и погибают хвойные. Из-за преждевременного отмирания хвои и уменьшения длины побегов меняется микроклимат в насаждении, что сказывается на изменении видового состава травянистой растительности. Начинают развиваться травы, способствующие размножению полевых мышей, систематически повреждающих лесные культуры.
Определенные количественные и качественные характеристики токсических выбросов приводят к нарушению или даже полному прекращению плодоношения у большинства древесных пород, что отрицательно сказывается на видовом составе птиц. Появляются устойчивые к действию токсических выбросов виды вредителей леса. В результате образуются деградированные и биологически неустойчивые лесные экосистемы.
Проблема снижения отрицательного воздействия антропогенных факторов на лесные экосистемы путем проведения целой системы охранных и защитных мероприятий неразрывно связана с мерами по охране и рациональному использованию всех других компонентов на основе разработки межотраслевой модели, учитывающей интересы рационального использования всех ресурсов среды в их взаимосвязи.
Приведенная краткая характеристика экологической взаимосвязи и взаимодействия всех компонентов природы показывает, что лес, как ни один другой из них, обладает мощными свойствами положительно влиять на окружающую природную среду, регулировать ее состояние. Будучи средообразующим фактором и активно влияя на все процессы эволюции биосферы, лес испытывает при этом и на себе влияние разбалансированной антропогенным воздействием взаимосвязи между всеми другими компонентами природы. Это и дает основание считать растительный мир и происходящие при его участии природные процессы ключевым фактором, определяющим генеральное направление поиска интегральных средств рационального природопользования.
Природоохранные схемы и программы должны стать важным средством выявления, предупреждения и решения проблем взаимоотношений человека и природы. Такие разработки помогут решить эти проблемы как в целом по стране, так и по ее отдельным территориальным единицам.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Объективная оценка последствий антропогенной деятельности возможна лишь при рассмотрении природной среды как сложной системы , развивающейся по свои законам, которые должны учитывать человеком в его деятельности.
Системный взгляд на природную среду отражается в понятии биосфера (которым обозначается область существования жизни на Земле).
По определению В.И. Вернадского биосфера включает в себя компоненты неживой природы:
· Литосферу (верхний слой земной коры)
· Атмосферу (ее нижний слой)
· Гидросферу (водную оболочку)
А так же важнейший элемент – совокупность живых организмов («живое вещество» - по Вернадскому) – мощный фактор воздействия на неживую природу и ее преобразования
Биосфера – динамическая система , в которой происходит непрерывное перемещение вещества. В то же время она обладает определенной устойчивостью - способна к саморегулированию и сохранению своей структуры при изменении внешних условий.
Для биосферы характерным является не просто поступательное перемещение вещества, а круговорот веществ , т.е. циклический процесс обмена веществом между различными компонентами биосферы в результате совокупности химических и биохимических превращений.
Круговорот совершают все химические элементы. Эти процессы не изолированы друг от друга, частично перекрываются и согласованы (сбалансированы) меду собой. Существование множества согласованных циклических процессов обмена химическими элементами между различными компонентами биосферы и обуславливает ее устойчивость к воздействиям внешних возбуждающих факторов, е числу которых относится и человеческая деятельность.
Можно выделить 2 основных аспекта (вида) антропогенного воздействия на окружающую среду, сопровождающаяся негативными последствиями.
1. Поступление в окружающую среду химических веществ, чуждых природе, несвойственных живым организмам (является результатом органического синтеза - ксенобиотиков).
Последствия поступления в ОС синтезированных человеком веществ может быть разнообразным. Ряд веществ – ксенобиотиков – несут прямую угрозу живым организмам, в первую очередь высшим, поскольку являются сильными ядами для них (пестициды, ПХБ). Другие вещества (химически не опасные для живого) в ОС так же могут привести к пагубны последствиям – прекрасная иллюстрация ФХУ, которые первоначально казались абсолютно безвредными для ОС, но в конечном итоге привели к такой ситуации (нарушение озонового слоя), что жизнь на Земле в определенной мере оказалась под угрозой. Отсюда задача науки ХОС – оценка поведения этих веществ в ОС, влияние их на природные процессы.
2. Изменения в природных круговоротах в результате добавления или удаления присутствующих в них химических веществ в ходе человеческой деятельности, что влияет на устойчивость биосферы.
Природные круговороты претерпевают неестественные изменения. Но естественные изменения в природной среде происходят так медленно, что для всего живого сохранятся возможность приспособится генетически к этим изменениям. Человек ускоряет движение лишних веществ, так что возможно нарушение цикличности. В результате в одних местах возможен избыток, в других недостаток того или иного вещества. При антропогенном вмешательстве для такого приспособления времени и шансов мало и последствия могут быть весьма существенными.
Хозяйственная деятельность затрагивает не один какой либо природный круговорот, а все без исключения. Отсюда следует, что одной из важных задач науки ХОС является тщательный анализ природных круговоротов отдельных химических элементов с целью выявления антропогенных нарушений в них и оценки последствий этих нарушений.
Учитывая это, рассмотрим круговороты основных биогенных элементов (составляющих основу живых организмов) С, О, N, P, S в биосфере и попытаемся оценить изменения в этих эволюционно сложившихся круговоротах, вызванных человеком и возможные последствия этих изменений.
КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДЕ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВ
В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
Круговорот углерода
Углерод составляет основу всех жизненных процессов в организмах он же в огромных масштабах вовлекается в хозяйственную деятельность. Таким образом круговорот С – весьма удобный объект для анализ проблем, вызванных антропогенным воздействием на круговорот веществ в природе.
Резервуарами углерода, участвующего в круговороте, являются все геосферы – атмосфера, гидросфера, литосфера. Масса углерода в этих резервуарах соотносится примерно как 1:50:1300.
В атмосфер е практически весь углерод содержится в форме СО 2 . В гидросфере (главным образом в океанах – основном резервуаре гидросферы) углерод присутствует в преимуществен но в неорганической форме - в виде НСО 3 - - (на долю органического углерода приходится около 2% от общей массы).
Наибольшее количество углерода в целом (и СО 2) сосредоточено в литосфере . Однако углерод литосферы медленно вовлекается в естественные биохимические процессы, таки образом биохимический цикл углерода преимущественно охватывает атмосферу и гидросферу.
Самый важный компонент природного цикла углерода – газообразный СО 2 , таким образом рассматривая цикл углерода, естественно рассматривают прежде всего СО 2 и процессы с его участием.
Круговорот С в биосфере (биогеохимический цикл) можно представить схемой (рис 1 раздатка):
СО 2 , находящийся в атмосфере, является основным источником наращивания биомассы (при действии организмов - продуцентов). В процессе фотосинтеза СО 2 превращается в углеводы, которые затем в процессах биосинтеза превращаются в белки и т.п. (благодаря организмам-консументам, синтезирующим разнообразные вещества).
Часть С в виде СО 2 в процессе дыхания живых организмов возвращается в атмосферу. При микробиологическом разложении органических веществ погибших организмов СО 2 также возвращается в цикл и он (цикл) таким образом замыкается.
Очень важную роль в круговороте углерода играет газообмен между атмосферой и гидросферой (водами мирового океана). Растворенный в воде СО 2 частично потребляется фитопланктоном, расходуясь на фотосинтез, и затем высвобождается в результате деятельности деструкторов, т.е. включается в круговорот. Океаническая вода содержит значительные количества ионов Са 2+ и Mg 2+ . При растворении СО 2 в морской воде образуется карбонатная система, которая описывается равновесием:
Это равновесие зависит от парциального давления СО 2 в атмосфере и от температуры. Концентрация СО 2 в поверхностных слоях воды является равновесной в его одержанием в атмосфере при заданных условиях (). При повышении концентрации СО 2 в атмосфере повышается его содержание в морской воде и происходит сдвиг равновесия в сторону образования бикарбонатов. При снижении концентрации СО 2 в атмосфере возможна дегазация вод океана, сопровождающаяся выделением СО 2 . Таки образом мировой океан играет роль своеобразного буфера, сглаживающего колебания содержания СО 2 в атмосфере.
Биосферный цикл углерода замкнут не полностью, т.е. не весь углерод, вовлекаемый в фотосинтез, возвращается в цикл. Часть углерода выводится из биосферы в своеобразные биологические тупики:
1. осаждается в виде карбонатов (в водной среде) из которых формируются осадочные породы;
2. накапливаются в виде гумуса в почве и торфа, формирующихся из остатков погибших растений и животных организмов, или в виде донных отложений (органический углерод гумуса в силу особенности строения не может быть использован живыми организмами – геополимеры гумуса устойчивы к микробиологическому разложению);
3. накапливаются в виде органического углерода ископаемых топлив, формирующихся в определенных условиях.
Естественными процессами, обусловливающими пополнение цикла углерода углекислым газом является вулканическая деятельность, лесные пожары, дегазация мантии Земли. Наряду с ними к дополнительному внесению СО 2 в цикл является и хозяйственная деятельность. Именно это является главным фактором вмешательства хозяйственной деятельности в естественный круговорот углерода.
Деятельность человека сопровождается интенсивным возвращением в круговорот С запасов углерода, находящихся в природных залежах. (т.е. временно выключенных из круговорота)
· прежде всего в результате сжигания органического топлива, что приводит к поступлению в атмосферу колоссальных количеств CO 2
· значительный аналогичный вклад вносит металлургия, производство строительных материалов (цемента: )
· дополнительное количество СО 2 поступает в атмосферу, например при выпадении кислотных дождей в районах с карбонатными породами, при сельскохозяйственных мероприятиях по известкованию почв.
По некоторым оценкам ежегодное поступление СО 2 в атмосферу в результате хозяйственной деятельности примерно в 100 раз превышает его поступление вследствие геологических процессов и составляет до 10% биогенного потока СО 2 в атмосферу.
Есть ряд природных факторов, способствующих связыванию СО 2 и препятствующих накоплению СО 2 в цикле.
· Рост биомассы
· Образование гумуса в почвах
· Усиление процесса выветривания минералов ведущих к образованию карбонатов
· и главный фактор – поглощение избыточного СО 2 мировым океаном.
Однако антропогенное давление на ОС в настоящее время таково, что баланс СО 2 нарушен, его содержание непрерывно увеличивается - прирост за последние 100 лет около 15% и темпы растут.
В тоже время накопление СО 2 в атмосфере способно существенно повлиять на климат, т.е. масштабы и тепы использования ископаемого топлива несут серьезную угрозу глобальных изменений климата, последствия которых трудно оценить, но по общему мнению – они отрицательны для развития цивилизации.
Круговорот кислорода. Фотосинтез.
В процессах составляющих основу круговорота О 2 участвует кислород, присутствующий в атмосфере.
В атмосфере содержится 1,2*10 15 тонн О 2 . Главный источник кислорода – фотосинтез, который дает около 2,5*10 11 тонн/год. Другой источник – фотодиссоциация молекул Н 2 О дает примерно 2*10 6 тонн О 2 в год, т.е. на несколько порядков меньше.
Свободный кислород будучи окислителем участвует в геохимических процессах окисляя восстановленные формы элементов
Окисление органических веществ(СН 4), N 2 в сумме не более 1% от общего расхода.
Основная масса О 2 используется для обеспечения:
1. жизнедеятельности (дыхание)
2. микробиологической деструкции органических веществ
3. очень небольшую долю составляет расход О 2 в производственных процессах (сжигание топлива, технологические процессы).
Таким образом образование и потребление О 2 происходит практически в замкнутом цикле фотосинтеза и деструкции органического вещества в биосфере и цикл О 2 можно представить простой схемой (рис 2 раздатка).
Фотохимические процессы составляют основу круговорота О 2 и его соединений (Н 2 О, СО 2). Они протекают в фотосинтезирующих организмах – растениях. Фотосинтезирующие организмы составляют около 90% биомассы всех живых организмов на Земле, общая же биомасса животных примерно 0,1% биомассы растений, таки образом вклад животных в биологический круговорот О 2 пренебрежимо мал в сравнении с вкладом автотрофных растений и микроорганизмов.
Источником фотосинтетического О 2 являются континентальная и морская растительность. Причем почти половину его общего количества (по разны источникам от 30 до 50%) образуется за счет фитопланктона (микроскопических водорослей), содержащегося в верхних слоях вод морей и океанов, хотя биомасса фитопланктона существенно меньше биомассы континентальной растительности.
Фотосинтез – процесс образования глюкозы из двух простых соединений Н 2 О и СО 2 , протекающий при освещении под действием катализатора, которым является хлорофилл, содержащийся в клетках листьев зеленых растений или водорослей. Суммарная химическая реакция процесса фотосинтеза выражается уравнением:
Глюкоза служит исходным материалом для формирования растений
По-существу, фотосинтез, - процесс преобразования энергии солнечного излучения в химическую энергию (протекающей с достаточно высокой эффективностью ~ 5 %)
Фундаментальный процесс запасания солнечной энергии в виде химической при фотосинтезе – окисление воды до О 2
Эта реакция – 1-ый этап фотосинтеза, требующий освещения.
Второй процесс (темновая) стадия синтеза органического вещества – восстановление СО 2 до уровня глюкозы
Суммарная реакция:
Где под подразумевается 1/6 часть глюкозы.
Фотосинтез протекает во фрагментах клетки, которые называются хлоропласты – в их структурах содержаться фотосинтетические пигменты, основным из которых является хлорофилл.
Хлорофилл представляет собой порфириновую систему, основой которой является пиррольный цикл.
Механизм фотосинтеза имеет сложную природу и еще до конца не ясен. В общем виде механизм выглядит следующим образом:
При поглощении солнечного излучения (хлорофилл поглощает главным образом синий – 450 нм и красный 650 нм свет) молекулы Chl переходят в возбужденное состояние:
Энергия возбуждения по цепи сопряжения передается в реакционный центр хлоропласта (включающий до 300 молекул пигмента). В реакционных центрах образуются катион-радикалы димера хлоропласта (Chl 2 +), лоторые окисляют воду в 4-х электронном процессе (реакция 1) (). Т.е. энергия активированных молекул хлорофилла расходуется на окисление воды до О 2 и восстановление СО 2 .
Важную роль при это играет, как полагают, Mn, который является непосредственным окислителем.
Формальная схема фотокаталитического окисления воды выглядит следующим образом:
Первоначально Mn окисляется катион-радикалом димера Chl 2 + , затем Mn 4+ непосредственно окисляет воду.
Скорость фотосинтеза (R) зависит от интенсивности света. Влияние этого фактора отражает следующая зависимость:
В темноте скорость фотосинтеза = 0, затем по мере увеличения интенсивности R возрастает линейно и затем форм зависимости меняется и при некоторой интенсивности R достигает максимального значения (R max), величина которого зависит от соотношения парциальных давлений и в атмосфере. В ясный день интенсивность света может достигать 3,3дж/см 2 мин, что обеспечивает максимальную скорость фотосинтеза (R max). В пасмурный день освещенность может снижаться примерно в 5 раз, а скорость фотосинтеза лишь наполовину.
Как видно из представленной зависимости, чтобы вызвать существенное изменение скорости фотосинтеза и соответственно снижение количества поступающего в атмосферу кислорода, нужно очень существенное уменьшение интенсивности света. Такой случай по естественным причинам маловероятен (разве что какая либо гипотетическая катастрофа типа падения на Землю гигантского астероида, взрыв которого в плотных слоях атмосферы) мог бы вызвать образование мощных пылевых облаков над всей территорией Земли. Аналогичные катастрофические последствия могла бы вызвать глобальная ядерная война.
Существенную угрозу для фотосинтеза представляет розливы нефти и нефтепродуктов в мировом океане. Как отмечалось, очень важную роль в снабжении атмосферы кислородом играет фитопланктон. При разливах нефтепродуктов образуется такая углеводородная пленка на поверхности воды, препятствующая газообмену с атмосферой и естественно нарушающая процесс фотосинтеза. На баланс О 2 в атмосфере в определенной степени может влиять сельскохозяйственная деятельность, а именно распашка земель, занимаемых лесами, т.е. уменьшение площадей, занимаемой фотосинтезирующей наземной растительностью (и аналогичные по последствия действия).
Однако в настоящее время нет непосредственных признаков нарушения цикла кислорода. Запасы кислорода достаточно велики: на 1 м 2 земной поверхности приходится около 60000 моль О 2, расход на дыхание всего 8 моль/1 м 2 поверхности в год. Если мы сожжем все известные запасы ископаемого топлива, то используем всего лишь 3% имеющегося О 2. Проблемы могут возникнуть из-за тех последствий антропогенной деятельности, которая сопровождается уничтожение лесов, разрушение почвенного покрова, гибели фитопланктона из-за загрязнения океанических вод нефтепродуктами.
Круговорот азота
Азот в той или иной форме присутствует во всей биосфере. Это важнейший биогенный элемент, входящий в состав биомолекул живых организмов – белков (где его доля до 16-18%), нуклеиновых кислот, хлорофилла, гемоглобина. Азот – основной компонент биосферы (его содержание ~ 79 %) В гидросфере содержание азота во всех химических формах в среднем 5*10 -5 моль/л.
Газообразный N 2 служит основным резервом для круговорота азота. При этом в глобальном биогеохимическом цикле азота ведущая роль принадлежит массообмену между атмосферой и почвой, где азот связан с живым органическим веществом, органическим остатком или гумусом. Большинство биологических форм не усваивает молекулярный азот, для того чтобы свободный азот атмосферы мог быть использован в биологических процессах, он должен быть превращен в органические (карбамид, аминокислоты, белки) или неорганические соединения (NH 3 , аммонийные соли, нитраты), т.е. химически связан в какие то соединения. Это химическое связывание (фиксация) возможно физико-химическим способом (1) либо биологически путем (2) причем биологический способ играет главную роль в вовлечении свободного азота в круговорот.
1) небиологическая фиксация N 2 (N N) в естественных условиях происходит:
а) в основном при электрических разрядах в атмосфере. Электрический разряд инициирует распад молекулы N 2 на атомы (это происходит в само канале молнии где температура достигает тысячи градусов)
и ряд последующих процессов, приводящих к образованию оксидов азота.
технические процессы:
б) Образование оксидов азота из азота воздуха происходит так же в технологических процессах при высоких температурах (в двигателях внутреннего сгорания, при сжигании топлива)
в) еще один химический способ связывания азота – целенаправленный технический процесс производства NH 3 при взаимодействии N 2 и H 2, широко используемый в промышленности азотных удобрений
2) Биологический путь фиксации молекулярного азота – химическое связывание так называемыми клубеньковыми бактериями, свободно обитающими либо симбиотически связанными с некоторыми видами растений, обитающими в корнях некоторых наземных растений семейства бобовых (клевер, горох, люцерна и т.д.), а в гидросфере – сине-зелеными водорослями (известно что растения семейства бобовых значительно обогащают почву легкоусваиваимыми соединениями азота – клевер например дает до 150 кг связанного азота в год)
Фиксация азота клубеньковыми бактериями – восстановительный ферментативный процесс, катализатором которого служит фермент нитрогеназа , содержащийся в клетках бактерий. Нитрогеназа – сложный белковый комплекс из 2-х белков (ММ=230 тыс. и 60 тыс.) в состав которого входят атомы Мо и Fe
Фиксация осуществляется по схеме:
Переносчикам электронов в окислительно-восстановительном процессе являются атомы Мо и Fe, легко меняющие степени окисления.
В результате фиксации растения получают азот в доступной для них форме. Другой вид автотрофных бактерий (автотрофы – синтезирующие их простых неорганических соединений сложные органические ) способен окислять азот в аммиаке – осуществлять процесс нитрификации (образование нитритов и нитратов) - то происходит довольно быстро в почвах и водных экосистемах
Процесс при участии бактерий – нитрозомоназ и нитробактер
Бактерии азобактер
Связанный азот в аммонийной и или нитратной форме усваивается растениями и используется в синтезе азотсодержащих органических соединений - аминокислот (структурные единицы белков) и белков растений (причем аммонийный азот является предпочтительной формой доступного азота)
Растительные белки служат пищей для животных, в организме которых они превращаются в живые белки, либо выводятся из организма.
После гибели организма бактерии (микроорганизмы) других типом
В могут расщеплять белки до аминокислот и преобразовывать азот, входящий в состав аминокислот, в NH3 в результате процесса аммонификации - составная часть цикла.
Пример – микробиологическое разрушение глицина
При этом NH 3 (а в кислой среде ион NH 4+) возвращается в цикл, помогая восстановлению равновесия (в балансе азота)
Кроме того в природе постоянно протекают процессы денитрификации – преобразование NO 2- или NO 3- в газообразный азот (преимущественно) или N2O, выделяющийся по схеме.
Эти процессы под действие динитрифицирущих бактерий и распространены в почвах и водных системах с низким содержанием кислорода, т.е. в анаэробном окружении.
- в этих условиях безазотные органические вещества окисляются за счет нитратов и нитритов. Последние восстанавливаются до газообразного азота
Процессы денитрификации являются важными составными частями круговорота азота – они завершают круговорот возвращая в него фиксированный ранее азот. Таким образом при нормальных условиях полное количествоо фиксированного азота, возвращенного в окружающею среду равно полному количеству газообразного азота, возвращенного в окружающую среду
Схема цикла азота в биосфере может быть представлена следующей схемой:
Естественный круговорот азота характеризуется очень малой скоростью и сильно подвергается антропогенному воздействию. Оно состоит в значительном (во включении в цикл больших количеств) пополнении цикла азота прежде всего неорганических соединений азота в нитратной и аммонийной формах за счет использования азотных минеральных удобрений – искусственно синтезированных или извлеченных из природных залежей (азот, который выключен из круговорота)
Для обеспечения урожайности сельскохозяйственных культур ежегодно в почву в мире вносится около 35 млн. т. азота с минеральными удобрениями. В силу высокой подвижности (и слабой удерживаемости почвой) азот в нитратной форме легко вымывается из почв и выносится в водоемы.
Значительное количество азота поступает в окружающую среду (в почву, воду) с коммунально-бытовыми, производственными отходами, отходами животноводства
При сложившейся антропогенной нагрузке на азотный цикл деятельность денитрифицирующих бактерий отстает от темпов поступления азота в окружающую среду и в результате наблюдается накопление нитратов и промежуточных продуктов в окружающей среде, сопровождающееся загрязнением питьевой воды, почв, эвтрофикацией водоемов.
Круговорот Фосфора
Наличие фосфора (вместе с азотом) удовлетворяет основные потребности живых организмов в питательных веществах.
Круговорот фосфора проще чем азота и охватывает только литосферу и гидросферу. Газообразные соединения фосфора практически полностью отсутствуют в круговороте. Основным резервуаром фосфора являются горные породы и отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи. При этом водная систем является конечным пунктом его движения, которое таким образом в течение небольших отрезков времени – десятков-сотен лет – является односторонним с суши в воду и далее в донные отложения. Т.е. создается впечатление отсутствия цикличности в перемещении фосфора, она проявляется в масштабах геологического времени – миллионов лет
Естественное включение фосфора в круговорот происходит в результате выветривания иди другого нарушения фосфотических пород с последующи растворение соединений фосфора почвенной влагой которая доносит фосфор до корней растений. Антропогенный путь включения фосфора в цикл – внесение фосфатных минеральных удобрений. При этом основной способ получения соединений фосфора промышленным способом – апатит , фосфорит - (+ вторичное фосфорсодержащее сырье, шлаки, другие отходы)
Фосфор играет исключительно важную роль в биологических системах. Он в виде остатка фосфорной кислоты входит в состав молекул нуклеиновых кислот РНК и ДНК, ответственных за биосистему белков и передачу наследственной информации.
Скелет молекулы нуклеиновой кислоты – полиэфирная (точнее нуклеотидная) цепь, в которой сложноэфирная связь образуется между фосфорной кислотой и молекулой углевода (сахаром). В общем виде структура нуклеиновой кислоты выглядит след образом
В РНК – углеводный фрагмент Д-рибоза (пяти атомарный углевод) в фуранозной (циклической) форме:
Фосфор входит в состав АТФ (аденозинтрифосфосфата) и АДФ [аденозиндифосфата], который выполняет многие важные функции и биологических системах
АТФ активирует биохимические реакции (осуществляя фосфорилирование на промежуточных стадиях биохимсинтеза); при помощи АТФ запасается необходимая для биохимпроцессов, протекающих в организме, энергия.
Выделение энергии происходит при гидролизе АТФ, сопровождающаяся разрывом связи Р-О-Р концевой фосфатной группы
При этом освобождается энергия ~12 ккал/моль
В силу важнейшей роли фосфора в биологических процессах его нехватка с окружающей среде может быть фактором, лимитирующим процессы жизнедеятельности (это, кстати, имеет место во многих почвах, так как фосфаты встречаются в определенных типах пород) подобное явление имеет место в океанах – в мировом океане растворено определенное количество фосфора, главным образом – в глубинных слоях, куда не проникает свет и где фосфор не может ассимилироваться (усваиваться) водорослями, таким образом центральная роль океанов малопродуктивна, но в зонах где воды обогащены фосфором и есть свет биопродуктивность высока.
Упрощенная схема круговорота фосфора
В конце жизненного цикла фосфор в виде неорганического фосфата возвращается в систему замыкая круговорот.
Выводится из круговорота фосфор в основном путем осаждения в форме нерастворимых фосфатов железа в водной среде, накапливаясь в глубоководных донных осадках.
Вмешательство человека в круговорот фосфора проявляется в основном в увеличении избытка фосфат-ионов в водных системах при поступлении в них смытых с полей фосфорных удобрений, неочищенных коммунально-бытовых сточных вод, в состав которых входят фосфорсодержащие моющие вещества (полифосфаты – компоненты многих ПАВ). Избыток же фосфора в воде, ак и избыток азота способствует эвтрофикации водоемов.
Круговорот серы
Круговорот серы в окружающей среде сложен и до конца не прояснен. В природе сера встречается в виде самородной серы, но в основном в виде сульфидных и сульфатных минералов (FeS 2 , CuFeS 2 , CaSO 4 *2H 2 O и др.) т.е. преимущественно в СО -2 и +6. И в виде такого же типа минеральных примесей в твердых горючих ископаемых (уголь, горючие сланцы), в виде сульфатных солей и кроме того в виде Н 2 S – сопутствующего компонента природного газа некоторых месторождений. В природных круговорот включается сера из природных источников и в результате деятельности человека.
Из природных источников сера попадает в атмосферу в виде:
· H 2 S (извержение вулканов, разложение органического вещества в болотах);
· SO 2 (извержение вулканов)
· Аэрозольных частиц сульфатных солей (испарение брызг морской воды)
· (СH 3) 2 S - продуцирование микроорганизмами (микроводоросли и высшие растения)
H 2 S быстро окисляется в атмосфере до SO 2 (среднее время жизни H 2 S в атмосфере 2 сут.) тоже самое происходит и с диметилсульфидом.
Примерно 1/3 всех соединений серы и 99% SO 2, поступающих в окружающую среду, имеют антропогенное происхождение (сжигание серосодержащего топлива, цветная металлургия, производство серной кислоты)
SO 2 в среднем живет в атмосфере около 4 суток. он окисляется до SO 3 и взаимодействуя с водой образует H 2 SO 4 , является причиной выпадения кислотных дождей
H 2 SO 4 источник образования сульфатов, сульфаты поступают в почву или выносятся накапливаясь в конечном итоге в морских водах.
Сера является жизненно важным элементом. Она входит в состав 2-х аминокислот (метионина - незаменимая и цистеина ), т.е. включена в структуру некоторых белков.
Биосферный круговорот серы базируется на 2-х типах процессов
Основной тип процессов в биосфере, затрагивающих соединения серы – окислительные
(фотохимические процессы)
Химические и фотохимические процессы при доступе воздуха
В аэробных условиях сульфидные минералы достаточно легко окислятся до сульфатов и H 2 SO 4 кислородом воздуха
Восстановительные процессы, в которых участвуют соединения серы это в основном биохимические процессы.
В частности сера сульфатов, задерживающихся в почве, извлекается растениями и в результате биохимических превращений включается в состав белков (в тиольной группе, для большой группы микроорганизмов заменяет O 2 в качестве акцептора электронов при окислении органических соединений)
растительный белок → животный белок → микробиологические разложение в анаэробных условиях → H 2 S (H 2 S вновь включается в круговорот)
Таким образом основной биогенный компонент (продукт биохимических реакций) - H 2 S. Наряду с ним в атмосферу выделяется (СH 3) 2 S – образующийся в анаэробных условиях в результате жизнедеятельности ряда микроорганизмов в почве и некоторых высших растений, а так же морских микроорганизмов (продуцируется ими)
В упрощенном виде цикл серы в окружающей среде можно представить схемой
Особенность круговорота серы состоит в том, что восстановительные процессы не компенсируют окислительные , поскольку сульфидные соединения при контакте с воздухом и водой постоянно окисляются в сульфаты.
Точно так же и в антропогенных процессах природные сульфиды переводятся в сульфаты. Т.е. цикл превращений серы не просто круговорот, а кроме того - поступательный процесс, развивающийся в направлении перехода серы от одних устойчивых форм в другие (и.е. от более устойчивых в прежних исторических условиях сульфидов к более устойчивым в современных устойчивых сульфатам). При этом в современных период этот переход дополнительно ускорятся антропогенной деятельностью, приводящей к образованию и накоплению в биосфере продуктов окислительных процессов SO 2 (и H 2 SO 4), нарушающих жизнедеятельность лесных и водных экосистем.
В качестве итога к рассмотренным круговоротам веществ можно отметить следующее
Природные круговороты биогенных веществ имеют достаточно высокую степень замкнутости. Протоки биогенных элементов внутри круговоротов существенно превышают по величине потоки вещества в биосфере из внешних источников. Это очень важно, поскольку именно этот факт определяет устойчивость биосферы.
Дело в том что при замкнутости потока вещества из вне в биосфере могут сформироваться «ущербные экосистемы», включающие ограниченное число видов живых организмов (по существу потребители), н образующие экологические сообщества. Т.н. отдельные экосистемы буду деградировать и не будут стремится к развитию и поддержания разнообразия внутри них («работать не надо, всех долой, а что случись…»)
Это естественно несет опасность для разнообразия и устойчивости биосферы в целом, поскольку устойчивость прямо связана с разнообразием – как уже отмечалось, биосфера сложная система, а есть общее правило, которому подчиняются сложные системы, чем выше их внутреннее разнообразие, тем они устойчивее, тем в более сложджных условиях они способны существовать.
На разнообразие в биосфере (как условие поддержания ее устойчивости) оказывает влияние так же величина запасов в биосфере биогенных веществ в органической и неорганической фрмах, которые в принципе д.б. ограниченны и совпадать по порядку величины для того чтобы потоки веществ в процессах синтеза и разложения биосферой были уравновешены.
Основная опасность вмешательства человека в круговороты как раз и состоит в нарушении установившегося соотношения между величинами потоков веществ внутри круговоротов и внешних потоков.
Переходим к вопросам поведения химических веществ в окружающей среде
Закономерности распространения химических веществ в природные среде
Закономерности распространения химических веществ – одни из ключевых вопросов науки «ХОС» поскольку перемещение химических веществ от источника выброса и переход из одной среды в другую (миграция) главный фактор, обуславливающий химической загрязнение ОС (изменение ее состава и свойств). Химические загрязнения определяются так же и трансформацией веществ их первоначального состояния в другие формы под воздействием различных причин, но все же главный фактор – миграция.
Пути распространения веществ в окружающей среде в общем виде можно представить схемой:
От источника выброса химические вещества поступает в одну из сред, либо непосредственно в растительные организмы (ядохимикаты), из которых по пищевой цепи передается в животные организмы. Возможны также взаимные переходы химических веществ между каждой из сред.
Попадая в окружающую среду (в какую то часть) вещества могут мигрировать в пределах одной среды (геосферы) и также перемещаться через межфазные границы и переходить в другую среду.
Что влияет на процессы миграции в каждом случае и каковы эти процессы?
I. В пределах одной среды
- в водной среде – вещество может перемещаться будучи:
· в растворимом состоянии
· адсорбированном на поверхности взвешенных частиц.
Это перемещение (направление, скорость и т.п.) очевидно будет определятся гидрологическими параметрами.
- в атмосфере вещества могут находится в виде паров или сорбированном на частицах пыли.
Перемещение веществ в атмосфере определяется в таком случае метеорологическими параметрами (атмосферными течениями, зависящими от метеоусловий – распределение температуры, давлением в атмосфере, влажностью и т.п.)
- в почве - миграция несколько отличается от водной и воздушной сред – она осуществляется главным образом в результате диффузии в водной фазе почвы: с другой стороны частицы почвы сами могут перемещаться в атмосфере или воде, перенося сорбированные вещества - в этом случае перенос определяется теми же факторами, которые определяют движение воздуха или воды.
Кроме того играет роль конвективный массоперенос
Характер миграции (скорость, направление перемещения) ожжет измениться в результате трансформации вещества - перехода в другие химические формы под действием внешних условий. Например, в водной среде, почве большое влияние на поведение веществ оказывают кислотно-основные и окислительно-восстановительные условия, влияющие на растворимость вещества. Но если не принимать во внимание возможную трансформацию, то можно сделать вывод, что миграция конкретного в пределах одной среды определяется главным образом характеристиками переноса и физико-химическими условиями в данной среде. Влияние характеристик переносимого вещества при это незначительно.
II. Перемещение между сферами (через межфазные границы)
В этом случае основное значение имеют физико-химические свойства вещества (прежде всего те, которые определяют установление межфазного равновесия).
Коротко о процессах, определяющих межфазные переходы и основных факторах, которые имеют значение при определении возможности перемещения вещества через различные поверхности раздела фаз.
1. вода ↔ почва – перемещение через эту границу раздела играет важную роль, например, в процессе загрязнения вод в результате применения химических препаратов на сельскохозяйственных землях (которые затем вымываются из почвы дождями), а так же в процессе загрязнения почв, контактирующих с загрязненными водами.
Для всех переходов химических веществ через границу вода почва основную роль играет адсорбционно-десорбционные процессы (протекающие по различным механизмам – физическая адсорбция, хемосорбция). Таким образом этот переход по существу процесс адсорбции-десорбции. Это равновесные процессы ________ которых зависит от:
· растворимости вещества в воде;
· от свойств вещества, определяющих адсорбцию на твердой поверхности
2. вода ↔ воздух
Переход вещества из водного раствора в воздух – испарение – осуществляется в результате диффузии. Обратный процесс называется сухое осаждение в воду. Оба этих процесса относятся к динамическим (а не равновесным), имеют одинаковые закономерности, но противоположно направленные. На границе раздела фаз вода-воздух имеют значение прежде всего:
давление насыщенных паров вещества· растворимость его в воде
3. почва ↔ воздух.
Переход из почвы в атмосферу – испарение из почвы, обратный переход – сухое осаждение в почву.
Миграционные процессы между этими средами наиболее сложны в силу сложности строения почвы. Почва – многофазная система, включая твердую фазу, жидкую и газообразную фазу. В свою очередь твердая фаза так же по химическому составу неоднородна и состоит из органических и минеральных составляющих. Таки образо здесь большое значение имеют обменные процессы ж/ТВ фаза, ж/газ, тв. фаза/газ.
Очевидно перенос вещества между средами почва ↔ воздух зависит:
· от свойств вещества, определяющих адсорбцию на часицах почвы
· давление насыщенных паров
· присутствие воды в почве, которая влияет на перемещение вещества на границе раздела фаз
4. физическая система ↔ биологическая система
граница раздела между этими системами существенно отличается от рассматриваемых систем. Здесь вещество, проникая в организм, проходит через биологическую (клеточную) мембрану, структура которой играет главную роль в переносе.
Геохимические барьеры
Миграция вещества в окружающей среде может привести в конечном итоге к его рассеянию или накоплению. Накопление вещества происходит в так называемых геохимических барьерах.
Геохимические барьеры – участки (части) биосферы, где происходит резкое замедление скорости миграции и, соответственно, накопление вещества, удерживание токсичных химических веществ в геохимических барьерах очищает потоки вещества и ограничивает сферу загрязнения.
Геохимические барьеры биосферы разделяет на 2 основных типа:
· Природные
· техногеные
Те и другие разделяются на участках изменения геохимической обстановки. В случае природных барьеров смена геохимической обстановки обусловлена природными особенностями конкретного участка биосферы, где формируется барьер. Техногенный барьер возникает при смене геохимической обстановки в результате антропогенной деятельности.
Оба типа барьеров разделяют на 3 класса:
· биогеохимические
· механические
· физико-химические.
Биогеохимические – возникают при интенсивном закреплении химических веществ живыми организмами. Примером биогеохимического барьера может быть накопление в высоких концентрациях сельскохозяйственными культурами веществ, используемых при отработке сельскохозяйственных земель. Обычно такое накопление происходит при внесении чрезмерных доз удобрений или ядохимикатов (средств защиты растений).
Механические барьеры – участки с резким уменьшением интенсивности механического перемещения химических веществ. Они возникают при изменении скорости воздушных или водных потоков, например, при изменении направления русла реки, при наличии плотины на реке.
Механический барьер может возникнуть вследствие фильтрационного эффекта – таким барьером могут быть пористые породы. Механическим барьером для дисперсных частиц в приземном слое атмосферы являются лесополосы, на которых откладывается, большое количество пыли, выдуваемой из почв при обработке сельскохозяйственных земель.
Физико-химические барьеры – возникают при изменении физико-химических условий среды, в которой перемещается вещество. В них подвижность веществ уменьшается за счет, например, адсорбция, изменение степени окисления, образование гидроксидов (или др. нерастворимых форм) и т.п.
Распространенным типом физико-химических барьеров является щелочные барьеры в роли которых выступают карбонатные породы, концентрирующие многие элементы. Примером техногенного физико-химического барьера могу служить часто встречающие сероводородные барьеры. Они формируются в водных объектах при наличии сульфат-ионов в воде и поступление значительного количества органических веществ, например, со сточными водами населенных пунктов. Органические вещества, разлагаясь, поглощают растворенный в воде свободный кислород, так что формируются анаэробные условия и в роли окислителя выступает ион SO 4 2- При этом сульфатная сера (S 6+) восстанавливается до сульфидной, а сульфид-ион связывает многие элементы (сульфиды большинства металлов нерастворимы). Это ведет к остановке миграции элементов в водной среде и их накопление в таком сероводородном барьере.
Геохимические барьеры не остаются неизменными. По мере накопления на барьерах различных веществ возможно разрушение исходных и образование новых барьеров. Например, карбонатные породы литосферы могут являться барьером для миграции Са 2+ - в них Са закрепляется, образуется нерастворимый кальцит СаСО 3 Но далее кальцит выступает как щелочной карбонатный барьер для многих элементов: Pb, Zn, Cd и др.
Геохимические барьеры обладают определенной емкостью по отношению к отдельным веществам, например емкость щелочного барьера в почвах определяется количеством карбонатов, способных нейтрализовать кислые техногенные потоки. Емкость сорбционного барьера зависит от свойств и мощности сорбирующего слоя. Емкость восстановительного и окислительного барьеров зависят от окислительно-восстановительных свойств среды (которые в значительной мере определяются микробиологической активностью).
Химической загрязнение окружающей среды главным образом определяется возможностью перемещения (миграции) химических веществ от источника выброса на значительные расстояния. Вещества могут распространятся в пределах одной среды, куда они поступают, но могут переходить и в другие среды, распространяясь в них. Перемещение веществ в окружающей среде происходит главным образом в результате процессов испарения, адсорбции, диффузии. При этом миграционная способность веществ зависит от ряда физико-химических свойств.
Приведем общую характеристику некоторых из этих свойств, определяющих перемещение веществ в окружающей среде и процессов миграции.
Сообщение на тему: «Антропогенное влияние человекана окружающую среду.»
Подготовила:
Агафонова Юлия,
713 группа, ИЭФ.
Антропогенное влияние на природу. Проблема экологии
С появлением человека и общества природа вступила в новый этап своего существования – стала испытывать на себе антропогенное влияние (то есть влияние человека и его деятельности).
Первоначально отношения человека и природы представляли собой взаимное воздействие друг на друга – человек самостоятельно (без применения сложных технических средств) извлекал для себя пользу из природы (пища, полезные ископаемые), а природа воздействовала на человека, причем человек был не защищен от природы (например, различных стихий, климата и т.д.), сильно зависел от нее.
По мере становления общества, государства, роста технической оснащенности человека (сложные орудия труда, машины) возможность природы влиять на человека уменьшилась, а влияние человека на природу (антропогенное влияние) усилилось.
Начиная с XVI – XIX вв., когда было сделано большое число полезных для человека научных открытий, изобретений, значительно усложнились производственные отношения, влияния человека на природу стало систематическим и повсеместным. Природа стала рассматриваться человеком уже не как самостоятельная реальность, а как сырьевой источник для удовлетворения потребностей человека.
В ХХ столетии, когда планомерный научно-технический прогресс ускорился в несколько раз и перерос в научно-техническую революцию, антропогенное влияние приблизилось к катастрофическому уровню.
В настоящее время мир техники (техносфера) практически превратился в самостоятельную реальность (суперсовременные технические открытия, сделавшие возможности человека влиять на природу безграничным, всеобщая компьютеризация и т.д.), а природа почти полностью подчинена человеку.
Главная проблема (и опасность) современного антропогенного влияния заключается в несоответствии безграничных потребностей человечества и почти безграничных научно-технических возможностей влияния на природу и ограниченных возможностей самой природы.
В связи с этим возникает экологическая проблема – проблема охраны окружающей среды от пагубного влияния человека.
Самыми опасными направлениями пагубного влияния человека на природу (и его последствиями) являются:
истощение недр – на протяжении своей истории, а особенно в ХХ веке человечество беспощадно и в неограниченных количествах добывало полезные ископаемые, что привело к истощению (близкому к катастрофическому) внутренних резервов Земли (например, запасы энергоносителей нефти, каменного угля, природного газа могут быть исчерпаны уже через 80-100 лет);
загрязнение Земли, особенно водоемов, атмосферы промышленными отходами;
уничтожение растительного и животного мира, создание условий, при которых техническое развитие (дороги, заводы, электростанции и т.д.) нарушает привычные образ жизни растений и животных, изменяет естественный баланс флоры и фауны;
применение атомной энергии как в военных, так и в мирных целях, наземные и подземные ядерные взрывы.
Для того чтобы выжить и не довести планету до техногенной катастрофы, человечество обязано всячески уменьшить свое вредное влияние на окружающую среду, особенно вышеуказанные наиболее опасные его виды.
^ Виды и особенности антропогенных воздействий на природу
Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую природную среду.
Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его мнению, основных видов вмешательства человека в экологические процессы:
Упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
Концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;
Рост числа ядовитых отходов от химических производств;
Введение в экосистему новых видов;
Появление генетических изменений в организмах растений
и животных.
Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т. е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последействия (Котлов, 1978).
Нарушения основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропогенными воздействиями (рис.1). По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными.
Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия.
Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также исчезновении видов животных и растений, и т. д.
Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение. Большинство острейших экологических ситуаций в мире, и в частности в России, так или иначе связаны с загрязнением окружающей среды (Чернобыль, кислотные дожди, опасные отходы и т." д.).
На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного.
Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.
Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.
Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (производимой человеком) деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.
В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 млрд. т углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода.
В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных. Так, природные источники окиси азота выбрасывают 30 млн. т азота в год, а антропогенные - 35-50 млн. т; двуокиси серы, соответственно, около 30 млн. т и более 150 млн. т. В результате деятельности человека свинца попадает в биосферу почти в 10 раз больше, чем в процессе природных загрязнений.
Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различные органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные элементы и многое другое.
Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн. т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз. Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Предельно допустимая концентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.
Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие выражается в истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабы использования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в некоторых регионах (например, в угольных бассейнах). Если на заре цивилизации человек использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, в начале XX - 60, то сейчас более 100 - почти всю таблицу Менделеева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд. т руды, топлива, минеральных удобрений.
Быстрый рост потребностей в топливе, металлах, минеральном сырье и их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов, при сохранении современных темпов добычи и потребления разведанные запасы нефти будут исчерпаны уже через 30 лет, газа - через 50 лет, угля - через 200. Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическими ресурсами, но и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через 500-600 лет, железа - 250 лет, цинка - 25 лет, свинца - 20 лет) и минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера.
Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса их самочувствие.
Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.
Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. га. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн. га лесных массивов.
Значительное влияние на химический состав почв оказывает современное сельское хозяйство, широко использующее удобрения и различные химические вещества для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений. В настоящее время количество веществ, вовлекаемых в круговорот в процессе сельскохозяйственной деятельности, примерно такое же, что и в процессе промышленного производства. При этом с каждым годом производство и применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве возрастает. Неумелое и бесконтрольное использование их приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере. Особую опасность представляют стойкие органические соединения, применяемые в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве, в воде, донных отложениях водоемов. Но самое главное - они включаются в экологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем в животных, а в конечном итоге попадают с пищей в организм человека.
Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.
Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.
Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.
^ Мероприятия по охране воздушной среды
Охрана атмосферного воздуха -- это система мероприятий, направленных на предупреждение его загрязнения в процессе хозяйственной деятельности выше допустимых норм, а также на восстановление и сохранение качеств воздуха, нужных человеку и всей живой природе, и сохранение его природного состава.
Защита воздушной среды включает комплекс технических и административных мер, прямо или косвенно направленных на прекращение или, по крайней мере, уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы, являющегося следствием промышленного развития.
Территориально-технологические проблемы включают как вопросы местоположения источников загрязнения атмосферы, так и ограничения или устранения ряда отрицательных эффектов. Поиск оптимальных решений по ограничению загрязнения атмосферы данным источником интенсифицировался параллельно с ростом уровня технических знаний и промышленным развитием, - разработан ряд специальных мер по защите воздушной среды.
Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Наилучшие результаты могут быть получены лишь при объективном, многостороннем подходе к определению причин загрязнения атмосферы, вкладу отдельных источников и выявлению реальных возможностей ограничения этих выбросов.
Многие современные техногенные вещества при попадании в атмосферу представляют собой немалую угрозу для жизни человека. Они наносят большой ущерб здоровью людей и живой природе. Некоторые из этих веществ могут переноситься ветрами на большие расстояния. Для них не существует границ государств, вследствие чего данная проблема является международной.
В городских и промышленных конгломератах, где имеются значительные концентрации малых и больших источников загрязняющих веществ, лишь комплексный подход, базирующийся на конкретных ограничениях для конкретных источников или их групп, может привести к установлению приемлемого уровня загрязнения атмосферы при сочетании оптимальных экономических и технологических условий. Исходя из этих положений, необходим независимый источник информации, который располагал бы сведениями не только о степени загрязнения атмосферы, но и видах технологических и административных мер. Объективная оценка состояния атмосферы совместно со сведениями обо всех возможностях уменьшения выбросов позволяет создать реальные планы и долговременные прогнозы загрязнения атмосферы применительно к наихудшим и наиболее благоприятным обстоятельствам и формирует твердую основу для выработки и укрепления программы защиты атмосферы.
Важнейший фактор в формировании прогнозов по защите атмосферы - количественная оценка будущих выбросов. На основании анализа источников выбросов в отдельных промышленных районах, особенно в результате процессов сгорания, заведена общенациональная оценка основных источников твердых и газообразных выбросов за последние 10-14 лет. Затем сделан прогноз о возможном уровне выбросов на предстоящие 10-15 лет.
Степень вредности загрязняющих природу веществ зависит от многих факторов окружающей среды и от самих веществ. Научно-технический прогресс ставит задачу разработать объективные и универсальные критерии вредности. Это основополагающая проблема защиты биосферы на сегодняшний день окончательно ещё не решена.
^ Методы охраны атмосферы
Охрана и оздоровление воздушного бассейна включает в себя комплекс научно обоснованных социально-экономических, технических, санитарно-гигиенических и иных мер по охране атмосферного воздуха от загрязнения промышленными и транспортными выбросами, которые можно объединить в следующие основные группы.
1. Конструктивно-технологические мероприятия, исключающие выделение опасных веществ в самом источнике их образования.
2. Улучшение состава топлива, совершенствование аппаратов карбюрации, уменьшение или устранение попадания отбросов в атмосферу с помощью очистных сооружений.
3. Предотвращение загрязнения атмосферы путем рационального размещения источников вредных выбросов и расширения зеленых насаждений.
4. Контроль за состоянием воздушной среды со стороны специальных государственных органов и общественности.
1. Законодательные. Наиболее важным в обеспечении нормального процесса по охране атмосферного воздуха является принятие соответствующей законодательной базы, которая бы стимулировала и помогала в этом трудном процессе. Однако в России, как ни прискорбно это звучит, в последние годы не наблюдается существенного прогресса в этой области. Те последние загрязнения, с которыми мы сейчас столкнулись, мир уже пережил 30-40 лет назад и принял защитные меры, так что нам не нужно изобретать велосипед. Следует использовать опыт развитых стран и принять законы, ограничивающие загрязнение, дающие государственные дотации производителям экологически более чистых машин и льготы владельцам таких машин.
В целом в России практически отсутствует нормальная законодательная база, которая регулировала бы экологические отношения и стимулировала природоохранные мероприятия.
2. Архитектурно планировочные. Данные меры направлены на регламентацию строительства предприятий, планирование городской застройки с учетом экологических соображений, озеленение городов и др. При строительстве предприятий необходимо придерживаться правил установленных законом и не допускать строительство вредных производств в городской черте. Необходимо осуществлять массовое озеленение городов, т. к. Зеленые насаждения впитывают из воздуха многие вредные вещества и способствуют очищению атмосферы. К сожалению, в современный период в России зеленые насаждения не столько увеличиваются, сколько сокращаются. Не говоря уже о том, что построенные в свое время «спальные районы» не выдерживают никакой критики.
Чрезвычайно остра также проблема рационального расположения дорожной сети в городах, а также качество самих дорог. Не секрет, что бездумно построенные в свое время дороги совершенно не рассчитаны на современное количество машин. Нельзя также допускать процессов горения на различных свалках, т. к. в этом случае с дымом выделяется большое количество вредных веществ.
3. Технологические и санитарно-технические. Можно выделить следующие мероприятия: рационализация процессов сжигания топлива; улучшение герметизации заводской аппаратуры; установка высоких труб; массовое использование очистных устройств и др. Следует отметить, что уровень очистных сооружений в России находится на примитивном уровне, на многих предприятиях они отсутствуют вовсе и это несмотря на вредность выбросов этих предприятий.
Не менее важной задачей является воспитание у Россиян экологического сознания. Отсутствие очистных сооружение конечно можно объяснять нехваткой денег (и в этом есть большая доля правды), но даже если деньги и есть, их предпочитают потратить на что угодно, только не на экологию. Отсутствие элементарного экологического мышления особенно ощутимо сказывается в настоящее время. Если на западе существуют программы, через реализацию которых в детях с детства закладываются основы экологического мышления, то в России пока не наблюдается существенного прогресса в этой области.
Современная наука разработала ряд эффективных мероприятий по охране атмосферного воздуха от загрязнения, что дает все основания надеяться на положительное решение этой проблемы в недалеком будущем
^ Первый глобальный экологический кризис на Земле
Как показано в работе академика МАИ Зубакова В.А. ”21 век. Сценарий будущего: сценарий последнего глобального экологического кризиса”, нынешний экологический кризис не первый, а пятый, самый глубокий.
Первый кризис был в середине послеледникового периода около 50 тысяч
лет назад. Это был кризис собирательства и примитивной охоты. Люди вышли из него, овладев технологией загонной охоты и огнем.
Второй кризис возник в послеледниковый период около 10 тысяч лет назад, когда исчезла крупная мамонтовая фауна. Выход из этого кризиса был найден путем перехода к скотоводству и земледелию.
Третий кризис предшествовал зарождению поливного земледелия. Он был скорее не глобальным, а региональным и закончился распространением богарного земледелия.
Четвертый кризис совпал с массовым сведением лесов на дрова и под сельскохозяйственные угодья. Этот кризис завершился промышленной революцией и переходом к использованию ископаемого топлива.
Нынешний кризис самый глубокий. Он начался в середине 20 века и его начало совпало с химизацией производства промышленно развитых стран. В результате хозяйственной деятельности человечества урон, наносимый биосфере в 10 раз, превосходит ее возможности по самовосстановлению, так как люди потребляют более 100% производимой биосферой продукции.
В ближайшие годы грядет вторая более мощная волна кризиса, которая охватит всю планету. И одной из острейших проблем встает проблема продовольствия (экологически чистого). Уже сейчас треть населения планеты голодает. Вопросы обеспечения народов продуктами питания становятся самыми острыми во всех странах, в том числе и в России.
Потребление продуктов выращенных, а не произросших в естественной природной среде ведёт к изменению генома человека.
О распаде генома человека свидетельствуют данные о росте генетических заболеваний, прежде всего психических и врождённых нарушений. Возможно, именно с этим связано распространение алкоголизма и наркомании, снижение иммунного статуса организма человека, возникновение новых болезней.
Вероятно, то, что обычно называют экологическими заболеваниями и непосредственно связывают с загрязнением среды, всего лишь верхушка айсберга. Глубинные механизмы, ведущие к распаду генома человека, намного более опасные, но пока не видимые и не ощутимые.
Ущерб природе наносят все виды человеческой деятельности, в том числе и производство продуктов питания. В древние времена в структуре питания человека преобладали дары природы: плоды деревьев, ягоды, коренья, мясо рыб и диких животных, водоросли. По мере роста народонаселения стали преобладать творения рук и ума человеческого, и как следствие - нарастать урон, наносимый окружающей среде, так как производство зерна, овощей, фруктов, мяса требует все больших посевных площадей, пастбищ, выделения земель под строения и коммуникации.
В настоящее время у большей части человечества доля даров природы в структуре питания не превышает 5-10%. Основным производителем продовольствия является агропромышленный комплекс и лишь частично - лесное и рыбное хозяйство.
^ Причины глобального экологического кризиса
Возникший к концу 20 века глобальный экологический кризис является результатом природопокорительного отношения человека к окружающей среде, т.е. в его основе лежит мировоззрение людей и, в первую очередь правящей «элиты».Основным потребителем природных ресурсов и загрязнителем окружающей среды является Западная цивилизация во главе с США, которые, имея 5% населения Земли потребляют 40% мировых ресурсов и дают 60% отходов. Запад построил так называемое “общество потребления” и продолжает рекламировать “американский образ жизни”. Только за 25 послевоенных лет США увеличили объем производства в 2,5 раза, одновременно увеличив в 20 раз загрязнение окружающей среды.
Необходимо рациональней использовать все природные ресурсы Земли с минимальным ущербом для биосферы. Это требует проведения единой (в масштабе района, области, края, региона, страны, а в перспективе и глобальной) политики природопользования, охраны и восстановления окружающей среды. Только при этом условии земельные, водные, энергетические, сырьевые и другие ресурсы будут использоваться оптимально при максимальном уровне удовлетворения демографически обусловленных потребностей при достигнутом уровне развития производительных сил.
Развернуть природоохранительные мероприятия. Проводить единую государственную политику природопользования. В настоящее время природные ресурсы находятся в ведении субъектов федерации, а фактически - в руках мафиозных кланов. Финансовые средства, получаемые от природопользователей, идут куда угодно, но не на природоохранительную и не на природовосстановительную деятельность.
Восстановить агропромышленный комплекс, лесное и рыбное хозяйства, рыбопромысловый флот. Поставляемые с Запада продукты являются далеко не экологически чистыми, многие из них имеют консерванты и добавки, запрещенные к применению в странах - изготовителях и их можно смело отнести не к продуктам питания, а к средствам геноцида.
В связи с этим необходимо создать стратегические запасы продовольствия. Голод в России может возникнуть даже при отсутствии злого умысла со стороны Запада, но и в случае природных или социальных катаклизмов, которые приведут к снижению уровня производства продовольствия в странах-поставщиках. Они просто прекратят экспортировать продовольствие, а голод и мор будет в России.
К чему может привести глобальный экологический кризис
Первый - это планетная катастрофа с разрушением всей существующей системы жизнеобеспечения.
Второй - смена среды обитания. Человек, в современном представлении, перестанет существовать. Каким он будет можно только догадываться, смотря американские фантастические фильмы.
Третий - человечеству удастся выработать новые механизмы жизнедеятельности, восстановить природу в ее первозданном виде и, в конечном итоге, гармонично слиться с ней. В любом случае мы должны четко осознать, что в результате своей деятельности человек изменяя среду обитания, меняется сам. Вопрос в том, на сколько этих изменений мы хотим сами.
