Введение
Загрязнение окружающей среды - проблема всего мира. Расцвет промышленности принёс материальные блага и богатства ценой разрушения окружающей среды. Расширялись города и заводы, и дым из труб вместе с выхлопными газами принёс в атмосферу вещества, вредные для человека.
Впервые человечество осознало, что способно разрушить само себя, анализируя последствия возможного ядерного конфликта. Ежегодно перемещаются и преобразуются гигантские массы вещества, нарушаются огромные участки девственной поверхности суши, исчезают виды растений и животных, нарастает радиоактивный фон.
Технически развитое общество губит природу, губит среду, в которой оно существует и из которой черпает все необходимые для себя ресурсы. Губит самим фактом своего быстрого развития, своей техникой и, главным образом, своими необдуманными по отношению к природе действиями. Тем самым оно лишает себя перспективы и возможностей дальнейшего существования.
До недавнего времени считали, что природа в состоянии сама перерабатывать и нейтрализовывать все вредные промышленные выбросы. Эта точка зрения привела к экологической катастрофе. Причиной этого стало то, что механизмы адаптации естественных систем и самого человека к быстрым изменениям природной среды, имеющим антропогенный характер, перестали срабатывать.
Вследствие чего природные экосистемы деградируют, и это ударяет по самому человеку.
История свидетельствует, что и в прежние эпохи обострялись противоречия между человеком и природой и это приводило к экологическим кризисам. Но это были локальные и региональные кризисы. Особенностью нашего времени является интенсивное и глобальное воздействие человека на окружающую среду, что сопровождается интенсивными и глобальными негативными последствиями. Противоречия между человеком и природой способны обостряться, помимо прочего, из-за того, что не существует предела росту материальных потребностей человека, в то время как способность природной среды удовлетворить их - ограничена.
На рубеже 60-70-х годов человечество узнало, что все большее загрязнение воздуха и водных источников, оглушающие городские шумы, бесчисленные свалки мусора, удручающее оскудение природных ландшафтов - отнюдь не локальные явления. Под угрозой находятся практически все естественные оболочки (сферы) нашей планеты, многие фундаментальные равновесия в биосфере Земли и даже за ее пределами. Подрыв этих равновесий чреват необратимыми и пагубными для жизни на планете последствиями.
Сейчас человек стоит перед решением двух важнейших проблем: предотвращение ядерной войны и экологические катастрофы.
Сопоставление не случайно: антропогенное давление на природную среду грозит тем же что и применение атомного оружия, - уничтожением жизни на Земле.
Глава 1. Экологический кризис. Общее понятие.
.1 Основные элементы и особенности экологического кризиса
В истории развития биосферы Земли неоднократно происходили процессы как постепенного, так и резкого изменения состояния природных систем. Причинами последних были глобальные природные или природно-антропогенные катастрофы. Они всегда приводили к существенным эволюционным перестройкам, которые, как правило, являлись прогрессивными для развития природных систем в процессах их адаптации к изменившимся условиям среды. При этом в биоте происходили сначала снижение биологического разнообразия, а затем взрыв формообразования новых видов.
Природно-антропогенные катастрофы связаны с действиями людей, началом их служит мощный антропогенный толчок. Это может быть ядерная война. Ее последствия способны привести к необратимым глобальным изменениям на Земле и самоуничтожению человечества.
Началу экологической катастрофы всегда предшествуют негативные процессы, происходящие в биосфере и приводящие к нарушениям равновесия ее экосистем. Основным проявлением таких процессов становится экологический кризис.
Экологический кризис - напряженное состояние во взаимоотношениях человека с окружающей природной средой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил, производственных отношений и потребностей общества ресурсам биосферы.
Экологический кризис следует рассматривать как обратимый процесс, в котором человек выступает активно действующей стороной. Поэтому, если экологический кризис - результат усиления антропогенного воздействия на биосферу, то развитие экологического кризиса - это усиление влияния изменений в окружающей среде на человеческое общество, а разрешение экологического кризиса - определенная фаза в развитии биосферы, сопровождающаяся как количественными, так и качественными изменениями экосистем.
В условиях взаимодействия человека с природными системами биосферы ее стабильность обеспечивается реализацией следующих положений:
биосфера - не просто источник ресурсов и приемник отходов производства и жизнедеятельности человека, она является фундаментом живого, и в ней сама биота обеспечивает стабильность окружающей среды;
биосфера имеет предельную хозяйственную емкость, превышение которой нарушает устойчивость биоты и окружающей среды;
в пределах хозяйственной емкости биосфера может восстанавливать нарушенные функции экосистем, время восстановления и предел хозяйственной емкости меняются от ландшафта к ландшафту в зависимости от продуктивности биоты (в пустынях эта способность наименьшая, в лесах - наибольшая);
превышение хозяйственной емкости биосферы нарушает естественный биологический круговорот веществ, геохимический баланс в экосистемах, т.е. ведет к загрязнению окружающей природной среды;
загрязнение окружающей среды служит причиной и поводом для трансформации экологических ниш и, как следствие, гибели живых организмов;
в условиях экологических нарушений природной среды человек должен обеспечить сохранение и восстановление естественных сообществ организмов в масштабах, обеспечивающих возвращение в пределы хозяйственной емкости биосферы, т.е. ее стабильности;
предел роста человеческой популяции - хозяйственная емкость биосферы, верхним порогом которой является перевод в антропогенный канал не более 1 % чистой первичной продукции биоты (фотосинтеза); переход через этот порог ведет к дестабилизации окружающей среды и, в конечном счете, к исчезновению человека;
для решения проблем окружающей среды человек должен осознать, что порог ее устойчивости перейден, и его поведение должно быть направлено на восстановление биосферы с использованием механизмов стабилизации в целях сохранения человеческого общества.
Исследования характера изменений биосферы под воздействием антропогенных факторов свидетельствуют о динамичности развития экологического процесса перехода экосистем в различные состояния напряжения.
Естественное состояние биосферы. Наблюдается фоновое антропогенное воздействие, при котором биомасса максимальна, а биологическая продуктивность минимальна.
Равновесное состояние. Скорость восстановительных природных процессов не ниже темпа антропогенных нарушений. Биологическая продуктивность больше естественной, а биомасса начинает постепенно снижаться.
Кризисное состояние. Антропогенные воздействия начинают превышать по скорости восстановительные процессы, но коренного изменения состояния экосистем еще не происходит. Биомасса заметно снижена, а биологическая продуктивность существенно повышена.
Критическое состояние. Происходит обратимая замена естественных экосистем на менее продуктивные (например, частичное опустынивание). Биомасса мала и, как правило, снижается.
Катастрофическое состояние. Происходит труднообратимый процесс закрепления малопродуктивных экосистем (например, сильное опустынивание). Биомасса и биологическая продуктивность минимальны.
Состояние коллапса. Происходит необратимая потеря биологической продуктивности. Биомасса постепенно исчезает.
Примеры развития напряженных состояний в экосистемах:
равновесное состояние - акватория Тихого океана, Охотское море; равновесное состояние, переходящее в кризисное, - Балтийское море, экосистемы севера России;
кризисное состояние, угрожающее перейти в критическое, - Каспийское море;
критическое состояние - Черное море;
катастрофическое состояние - экосистемы рек Белой и Уфы; катастрофическое состояние, переходящее в состояние коллапса, - Аральское море.
Техногенная деятельность привела к существенному нарушению экологических систем. И этот процесс продолжает развиваться. Прогнозируемым следствием нарушения биосферы является глобальный кризис надежности экологических систем. Выход из него возможен на основе радикальной перестройки отношения человека к окружающей природной среде, т.е. в революции экологического планирования.
Каковы же основные факторы, вызывающие развитие современного экологического кризиса? В своей хозяйственной деятельности человек интенсивно использует внутренние по отношению к биосфере источники энергии. Получение и использование такой энергии неизбежно ведет к изменению энтропии, т.е. происходит тепловое загрязнение биосферы.
Природные циклы замкнуты, так как вовлекают в круговорот веществ практически все биогенные элементы. Техногенные циклы разомкнуты, поскольку в них образуется масса отходов, материальных и энергетических выбросов, не вовлекаемых в процессы переработки и загрязняющих биосферу. Современная цивилизация в возрастающих масштабах создает, производит и использует искусственные вещества, которые нарушают экологическое равновесие и увеличивают токсичность окружающей среды. В условиях обеднения ресурсов биосферы создаются условия для появления генетически измененных видов животных и растений, массового разведения и распространения монокультур, домашних животных, что ведет к сокращению биологического разнообразия видов и появлению иных экосистем.
Стабильность биосферы нарушается в возрастающих масштабах чрезмерным увеличением численности населения на планете человеческого сообщества, относящегося к природной среде как к источнику ресурсов. При этом человек опирается на достижения науки и техники, что позволяет:
производить в изобилии продукты питания и избавляться от опасности голода;
создавать искусственную среду обитания, обеспечивающую наилучшие условия для жизнедеятельности (условия комфорта);
успешно противостоять многим болезням, эпидемиям и др.;
применять интенсивные способы хозяйствования в производстве товаров, продуктов сельского хозяйства и др.;
успешно развивать материальную и духовную сферы.
В результате человек выиграл в конкурентной борьбе с другими видами, создал цивилизацию, быстро развившуюся в XXI в. Однако реализация достижений науки и техники породила и современный экологический кризис, а также и сопровождающие его экологические катастрофы.
Из-за техногенных выбросов заметно изменились биосферные процессы. С 1950 по 2005 г. выбросы в атмосферу увеличились в 24 раза, а по сравнению с 1900 г. сегодня температура на планете на 0,6-1°С выше. Около 25% поверхности Мирового океана покрыто пленкой нефтепродуктов, в воды ежегодно сбрасывается более 6,5 млн. т бытовых отходов, 6 млн. т фосфора, 2 млн. т свинца, 5 тыс. т ртути, 50 тыс. т пестицидов. Биологическая продуктивность Мирового океана снизилась на 15-25%.
1.2 Последствия экологического кризиса
То, что современный экологический кризис является обратной стороной НТР, подтверждает тот факт, что именно достижения НТП привели и к самым мощным экологическим катастрофам на нашей планете. В 1945 г. была создана атомная бомба. В 1954 г. была построена первая в мире атомная электростанция в Обнинске - на «мирный атом» возлагалось много надежд. А в 1986 г. произошла самая крупная в истории Земли техногенная катастрофа на Чернобыльской АЭС. Особенность радиоактивного поражения в том, что оно способно убить безболезненно. Боль является эволюционно развитым защитным механизмом, но «коварство» атома состоит в том, что в данном случае этот предупредительный механизм не включается. Чернобыльская авария затронула более 7 млн. человек и коснется еще многих, в том числе и не родившихся. Средства же на ликвидацию последствий катастрофы могут превысить экономическую прибыль от работы всех АЭС на территории бывшего СССР.
Второй крупнейшей катастрофой является высыхание Аральского моря. Еще несколько десятилетий назад газеты прославляли строителей Каракумского канала, благодаря которому вода пришла в бесплодную пустыню, превратив ее в цветущий сад. Но прошло немного времени и выяснилось, что победные реляции о «покорении» природы оказались опрометчивыми. Почвы на громадной территории оказались засоленными, вода в многочисленных каналах стала высыхать, и вслед за этим приблизилась катастрофа, которая не случилась мгновенно в результате аварии, а понемногу подбиралась годами, с тем чтобы предстать во всем своем ужасающем виде. В настоящее время площадь Арала уменьшилась наполовину, а ветры принесли токсичные соли с его дна на плодородные земли, отдаленные на тысячи км. Спасти Арал уже не удастся, и этот отрицательный опыт преобразования лика Земли подтверждает вывод В.И. Вернадского о том, что человек стал величайшей геологической силой на нашей планете.
Проблема загрязнения природной среды становится столь острой как из-за объемов промышленного и сельскохозяйственного производства, так и в связи с качественным изменением производства под влиянием научно-технического прогресса. Первое обстоятельство связано с тем, что лишь 1-2% используемого природного ресурса остается в конечном произведенном продукте, а остальное идет в отходы, которые - это второе обстоятельство - не усваиваются природой.
Многие металлы и сплавы неизвестны природе в чистом виде, и, хотя они в какой-то мере подвластны утилизации и вторичному употреблению, часть их рассеивается, накапливаясь в биосфере в виде отходов. Проблема загрязнения природной среды в полномасштабно встала после того, как в XX в. человек стал изготавливать синтетические волокна, пластмассы и другие вещества, имеющие свойства, которые не только не известны природе, но даже вредны для организмов биосферы. Эти вещества после их использования не поступают в природный кругооборот.
Темпы роста отрицательных последствий человеческой деятельности ставят под сомнение не только способность природы справиться с ними, но и адаптационные возможности самого человека.
Наличие физических и химических факторов, с которыми организм никогда в ходе эволюции не взаимодействовал, может привести к тому, что механизмы биологической и социальной адаптации окажутся не в состоянии сработать. Технический прогресс вызвал к жизни массу новых факторов, перед которыми человек как представитель биологического вида практически беззащитен. У него нет эволюционно выработанных механизмов защиты от их воздействия.
Загрязнение воздуха в промышленных центрах - главная причина распространения хронических бронхитов, катаров верхних дыхательных путей, пневмонии, эмфиземы и одна из причин, вызывающих рак легких.
Нужно отметить различные профессиональные заболевания, связанные с работой в загрязненной среде, потому что от загрязняющих веществ страдают в первую очередь те, кто их непосредственно производит.
Получены настораживающие данные о влиянии загрязнения природной среды на генетический аппарат человека. Совсем недавно стали появляться на свет так называемые «желтые дети» с врожденной желтухой в местах с высокой степенью загрязненности природной среды. Загрязнение природной среды привело к появлению новых заболеваний, таких, как болезнь минамата, вызванная отравлением ртутью.
Особенно острая ситуация сложилась для жителей крупных городов. В крупных городах объемы твердых отходов резко. Сжигание городского мусора, содержащего значительные количества компонентов, которые не подвергаются минерализации в почве (стекло, пластмасса, металл), приводит к дополнительному загрязнению атмосферного воздуха.
«Урбанизация нарушает биогеохимические циклы, поскольку город получает продукты, собранные с огромного по площади пространства, изымая с полей и пастбищ множество веществ, но не возвращая их обратно, потому что большая часть этих веществ после использования попадает в сточные воды и отбросы. А те и другие через канализацию со сточными водами переходят, минуя поля, в грунтовые воды, в реки и, наконец, аккумулируются в океане».
Некоторые последствия урбанизации пока еще трудно оценить. К таковым относится, например, просадка центральных районов городов, застроенных высотными зданиями, с компенсирующими поднятиями поверхности в пригородах.
Одним из путей предупреждения загрязнения природной среды являются попытки упрятать отходы как можно дальше. Соответствующие предложения (например, ликвидация отходов путем сбрасывания их в спрессованном виде в тектонически-активные зоны океанов с тем, чтобы они в дальнейшем погрузились в мантию, а также другие подобные предложения) не могут не навести на мысль: а не приведет ли это к еще большим трудностям?
К вызывающим тревогу последствиям НТП относит изменение фундаментальных физических параметров, в частности повышение шумового фона и радиационного уровня.
Среди потенциальных экологических опасностей можно отметить те, которые могут актуализироваться в будущем при сохранении существующих тенденций технико-экономического развития. К ним можно отнести опасности исчерпания традиционных видов природных ресурсов, теплового перегрева планеты, разрушения озонового щита, сокращения количества кислорода в атмосфере и др.
Практическая невозобновимость естественным путем большинства полезных ископаемых ставит перед человечеством сырьевую проблему, ведь природе требуется много тысяч лет для накопления запасов, к примеру, каменного угля, сжигаемого человеком за 1 год. Безусловно, в прогнозах учитываются лишь обнаруженные месторождения или принимается во внимание возможность небольшого увеличения запасов может стоять довольно остро, и это вполне справедливо для современной эпохи.
Некоторые отрицательные моменты интенсификации добычи полезных ископаемых сказываются и в настоящее время. Это, прежде всего, разрушение горными выработками почвенного покрова. Но не только. Добыча твердых полезных ископаемых в шахтах и откачка нефти и воды по скважинам приводят к осадке поверхности.
Можно отметить и такие негативные моменты, как увеличение затрат на геологоразведочные работы и добычу полезных ископаемых, поскольку найти полезное ископаемое становится все труднее, и в разработку приходится вовлекать месторождения с более бедными рудами, находящимися к тому же в более сложных геологических условиях.
Намного лучше, казалось бы, положение с возобновимыми ресурсами. Однако именно их возобновимость вызывала самоуспокоенность и вела к тому, что, истребляя ценные виды животных и растений, человек не думал и зачастую препятствовал их естественному возобновлению.
К воспроизводимым ресурсам относятся также пресные воды. Интенсивная добыча воды приводит к понижению уровня и постепенному истощению запасов. Дефицит подземных вод ощущается во многих районах земного шара, например в Бельгии, Германии, Швейцарии. Такая же ситуация в некоторых регионах России и может распространиться на другие. Несколько лет велись исследования проблемы переброски части стока вод северных и восточных рек СССР на юг, но эта проблема не только технически, но особенно экологически исключительно сложна. Были высказаны предположения, что, поворот рек может замедлить вращение Земли из-за перемещения огромных масс воды. Пожалуй, самое позитивное экологическое событие последних 10 лет - отказ от этого самоубийственного шага.
Подводя итог рассмотрению сырьевой проблемы, следует сделать вывод, что ценность каждого вида ресурса с ростом потребности в нем все более возрастает. Поэтому увеличивается и значение охраны природной среды от истощения.
Особо следует сказать о проблеме обеспечения энергетическими ресурсами. Основную приходную часть топливно-энергетического баланса составляет энергия, полученная за счет сжигания минерального топлива. Но запасы нефти и природного газа могут быть исчерпаны в ближайшем будущем. Перспективы связывают с развитием атомной энергетики, которая способна обеспечить человечество огромным количеством дешевой энергии. Атомная энергетика таит второй основной тип потенциальных опасностей тех, которые могут актуализироваться в любой момент в результате случайных обстоятельств. Имеется в виду опасность интенсивного радиоактивного заражения природной среды, которое может произойти из-за аварий на АЭС. Проблема захоронения радиоактивных отходов также до сих пор не решена.
Впереди и еще одна опасность. При существующих темпах роста энергии, вырабатываемой на Земле, следует ожидать, что ее количество станет соизмеримо в скором времени с количеством энергии, получаемой от Солнца. Ученые указывают на опасность теплового перегрева планеты и превышение энергетических барьеров биосферы. Опасность теплового перегрева планеты усиливается и в связи с повышением содержания углекислого газа в атмосфере, что ведет к так называемому «парниковому эффекту». Сжигание топлива вносит ежегодно в атмосферу не менее 1000 т углекислого газа. Ряд ученых, напротив, высказывает предположение о грядущем похолодании на нашей планете под влиянием антропогенной деятельности, связанной с запылением атмосферы и т.д. В любом случае резкие измерения климата могут вызвать катастрофические результаты. Нельзя забывать, что экологические процессы экспоненциальны и изменения в природе происходят не только эволюционно. Существуют пороги, превышение которых грозит резкими качественными преобразованиями.
Потенциальные опасности важнее тех, которые уже в полной мере стоят перед человечеством.
Переплетение экологически негативных последствий препятствует попыткам решить какую-либо частную экологическую проблему. При соответствующих усилиях она может быть решена, но это ведет к возникновению и обострению других проблем. Происходит не окончательное решение, а как бы «сдвиг проблем».
Глава 2. Естественное и антропогенное загрязнение окружающей среды
Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему несвойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота или обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.
Загрязнения биосферы подразделяют на локальные, региональные и глобальные. Локальные загрязнения характерны для городов, крупных промышленных предприятий, районов добычи полезных ископаемых. Региональные загрязнения охватывают значительные территории и акватории, подверженные влиянию крупных промышленных районов. Глобальные загрязнения распространяются на большие расстояния от места своего возникновения и оказывают неблагоприятное воздействие на крупные регионы, иногда на всю планету.
По происхождению выделяют естественное загрязнение, возникшее в результате мощных природных процессов (извержения вулканов, лесных пожаров, выветривания и пр.) и антропогенное, являющееся результатом деятельности человека. Загрязнения также подразделяются на три основных типа: химическое, физическое и биологическое.
Загрязнители, поступающие в окружающую среду, подвергаются воздействию естественных физико-химических процессов, в результате чего могут рассеиваться на большие расстояния от их источника, образовывать соединения с другими компонентами среды, активировать процессы в биосфере. Антропогенное воздействие на биосферу вызывает не только ее загрязнение, но и разрушение из-за несбалансированности биохимических процессов. Масштабы антропогенных воздействий напрямую связаны с развитием цивилизации. Из биосферы ежегодно извлекаются миллиарды тонн ископаемых ресурсов для производства 1,3 млрд. т стали и других металлов.
Ежегодно в биосферу поступает 17,4 млрд. т твердых отходов, 500 млн. т минеральных удобрений, 5 млн. т пестицидов, 60 млн. т синтетических материалов, 500 млн. м3 жидких стоков, 20 млрд. м3 С02, 150 млн. м3 S02 и других химических веществ, число которых составляет более 100 тыс. наименований. Создание искусственной среды обитания с развитием инфраструктуры крупных городов усиливает масштабы антропогенного воздействия.
2.1 Химическое загрязнение
Химическое загрязнение связано с увеличением количества химических компонентов определенной среды, а также проникновение (введение) в нее химических веществ в концентрациях, превышающих норму или несвойственных ей. Наиболее опасны для природных экосистем и человека именно химические загрязнения, поставляющие в окружающую среду различные токсиканты - аэрозоли, химические вещества, тяжелые металлы, пестициды, пластмассы, поверхностно-активные вещества (детергенты). Химические загрязнения в настоящее время являются лимитирующими факторами развития цивилизации. Аэрозольные загрязнения. Аэрозоли - аэродисперсные (коллоидные) системы, в которых долгое время во взвешенном состоянии могут находиться твердые частицы (пыль), капельки жидкости, образующиеся при конденсации паров, взаимодействии газовых сред или попадающие в воздушную среду без изменения фазового состава. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана. По своему происхождению аэрозоли подразделяются на естественные и искусственные. Первые поступают в тропосферу, реже в стратосферу при извержении вулканов, сгорании метеоритов, возникновении пылевых бурь, поднимающих с земных поверхностей частицы почвы и горных пород, а также лесных и степных пожарах. Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются тепловые электростанции, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в них обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода (несгоревший уголь, сажа, смола); реже - оксиды металлов, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих и других подобных предприятиях. Для сравнительной характеристики участия естественных и искусственных источников загрязнения воздуха твердыми частицами в табл. 5.1 приведены данные о поступлении в атмосферу первичных загрязнителей. Там же представлены сведения о вторичных загрязнителях, связанных с новообразованиями в атмосфере. Независимо от происхождения и условий образования аэрозоль, содержащий твердые частицы размером менее 5,0 мкм, называется дымом, а содержащий мельчайшие частицы жидкости - туманом. Время пребывания частиц в атмосфере зависит как от их размеров и плотности, так и от состояния атмосферы (скорости ветра, состава, температуры). Мелкие частицы (размер частицы меньше 1 мкм) имеют время пребывания в нижних слоях атмосферы 10-20 суток, что достаточно для их распространения на большие расстояния от источников образования.
Таблица 2.1 - Твердые частицы, поступающие в атмосферу ЗагрязнителиМасса, млн. т/годЕстественные источники Первичные загрязнители Частицы почвы и горных пород (ветровая эрозия) Зола от лесных пожаров и сжигания сельскохозяйственных отходов Морская пыль Вулканическая пыль Вторичные загрязнители Сульфаты Соли аммиака Нитраты Углеродные соединения растительного происхождения100-500 3-150 300 20-150 130-200 80-270 60-430 75-200ИТОГО по естественным источникам768-1900Искусственные источники Первичные загрязнители Частицы в составе промышленных выбросов Вторичные загрязнители Сульфаты Нитраты Углеводородные соединения10-90 130-200 30-35 15-90ИТОГО по искусственным источникам185-415ВСЕГО по естественным и искусственным источникам953-2315 Атмосферная пыль и аэрозоли ослабляют солнечное излучение в результате рассеяния, отражения и поглощения лучистой энергии. При достаточно длительном сохранении интенсивных загрязнений атмосферы это приводит к понижению температур и локальным изменениям климатических условий, что наиболее заметно в крупных городах и промышленных центрах. Пыль и аэрозоли играют негативную роль в процессах коррозии металлических и силикатных материалов из-за образования на поверхностях отложений. Пылевые и аэрозольные загрязнения атмосферы оказывают заметное влияние на здоровье человека, состояние флоры и фауны. Снижение потока солнечного излучения уменьшает образование под действием УФ-лучей витамина D3. В зонах интенсивных пылевых загрязнений возникает ряд специфических заболеваний (силикоз и асбестоз, приводящие к изменению тканей легких). Мельчайшие частицы металлов, или ионы металлов, вызывают образование в крови токсических продуктов биохимических реакций. Особенно распространенными заболеваниями являются токсичные отравления свинцом, кадмием, алюминием, бериллием и их соединениями. Гигроскопические пыли могут обезвоживать поверхности листьев растений, образуя на них корку, что нарушает естественные процессы обмена. Наоборот, пыли, типичные для городов, поглощают инфракрасное излучение, способствуя этим перегреву листьев растений. Все это нарушает нормальный водный и температурный режим и, в конечном счете, снижает активность ферментов фотосинтеза. Химические соединения. Вследствие деятельности человека в атмосферу поступают углекислый газ С02, угарный газ СО, диоксид серы S02, метан СН4, оксиды азота N02, NO и N20, хлорфторуглероды (при использовании аэрозолей в быту), углеводороды, бензапирен и др. (в результате работы транспорта). Наиболее массовые загрязнители, выбрасываемые всеми техногенными источниками в атмосферу, представлены в табл. 2.2.
Таблица 2.2 - Загрязнители, выбрасываемые всеми техногенными источниками в атмосферу Земли (90-е гг. XX столетия) ЗагрязнительМасса,млн. т/годТвердые частицы дыма и промышленная пыль580Оксиды углерода360Летучие углеводороды и другая органика320 -Оксиды серы160Оксиды азота110Соединения фосфора18Сероводород10Аммиак8Хлор1Фтористый водород1 Кислотные осадки (дожди) формируются при растворении в воде диоксидов серы и азота. Такие осадки, выпадая на поверхность Земли, имеют показатель кислотности рН < 5,6. Основным источником таких выбросов являются продукты сгорания топлива (уголь, мазут, бензин и т.д.) в энергетических установках предприятий, наземного и воздушного транспорта, выбросы химических и металлургических предприятий. Время пребывания S02 в атмосфере в среднем составляет около 15 дней. Благодаря своей активности S02 в атмосфере претерпевает ряд химических превращений, главное из них - окисление и образование H2S04. При этом кислотные пары могут разноситься с облаками на сотни километров (до 1500 км) до мест выпадения их с осадками. Кислотные соединения азота (NO, N02) от антропогенных источников - энергетики (57,0%), транспорта (38,5%), промышленности (4,5%) - служат источниками образования атмосферной азотной кислоты. Кислотные осадки антропогенного происхождения заметно изменили рН окружающей среды. Около 150 тыс. лет назад при образовании ледяного покрова Гренландии рН осадков составляла 6,0-7,6 (по результатам анализов полярных льдов и горных глетчеров). Во второй трети XX в. рН атмосферных осадков составляла: 4,0-4,5 в Германии и странах Бенилюкса, 2,4-2,7 в Шотландии и Норвегии, 4,0- 4,5 в США и Японии. По оценкам специалистов, заметных изменений во вкладе в кислотные осадки со стороны природных процессов в последние сотни лет не происходило. Показатель кислотности среды чрезвычайно важен для жизнедеятельности практически всех организмов. Негативные последствия проявляются при значениях рН < 5,5. Все нормальные формы жизни прекращаются при значениях рН < 5. Кислотные осадки вызывают деградацию лесов, особенно хвойных. При взаимодействии с почвенным покровом усиливаются процессы выщелачивания биогенов. При рН < 4 резко снижается активность редуцентов и азотфиксаторов, обостряется дефицит питательных веществ, почвы становятся неплодородными. Под действием кислотных осадков существенно ускоряется коррозия металлов, нарушается целостность лакокрасочных покрытий, стекол, разрушаются здания, памятники архитектуры. Среди вредных веществ, содержащихся в воздухе городов, имеется большая группа, обладающая канцерогенной активностью. Это в первую очередь бензапирен и другие ароматические углеводороды, поступающие от котельных промышленных предприятий и с выхлопными газами автотранспорта. Быстрыми темпами нарастает в атмосфере содержание двухатомных газов с несимметричной молекулой (СО, НС1 и др.), трехатомных газов (Н20, С02, S02) и газов с числом атомов больше трех (NH3, CH4 и др.). Эти газы обусловливают парниковый эффект. Солнечная радиация, падающая на Землю, частично поглощается поверхностью суши и океана, 30% ее отражается в космическое пространство. Поглощенная энергия солнечной радиации преобразуется в теплоту и излучается в космос в диапазоне длин волн инфракрасного излучения. Чистая атмосфера прозрачна для ИК-излучения, а атмосфера, содержащая пары парниковых газов, поглощает инфракрасные лучи, благодаря чему происходит ее разогрев. Поэтому парниковые газы можно уподобить стеклянному покрытию в обычных садовых парниках. Начиная с XVIII в. природное равновесие содержания парниковых газов в атмосфере, претерпело серьезные нарушения. За 250 лет содержание метана в атмосфере увеличилось в 3 раза вследствие антропогенного влияния. Рост концентрации С02 сначала происходил из-за массовой вырубки лесов, потреблявших углекислый газ на синтез биомассы растений. С начала XIX в. определяющую роль приобретают выбросы С02 с продуктами сжигания ископаемого топлива, технологических и попутных газов. Из антропогенных источников поступления С02 в атмосферу наибольшую долю составляют предприятия энергетики и металлургии, транспорт, использующий двигатели внутреннего сгорания. Рост населения планеты и интенсивное разведение домашних животных привели к тому, что биологический вклад (аэробное дыхание, разложение органических остатков) в увеличение концентрации С02 в атмосфере стал соизмеримым с промышленными выбросами. Увеличение содержания С02 в атмосфере на 60% по сравнению с современным уровнем приведет к повышению температуры земной поверхности на 1,2-2 °С; это значит, что если до 2050 г. потребление ископаемого топлива не сократится, то концентрация С02 в атмосфере возрастет вдвое, а температура поверхности Земли увеличится на 3 °С. К сожалению, возрастает дополнительный вклад в парниковый эффект таких газов, как N02, S02, NH3, CH4, фреонов и других органических веществ. Опережающими темпами растет содержание в атмосфере СН4 и NH3. Установлено, что если темпы роста концентрации в атмосфере газов, дающих дополнительный вклад в парниковый эффект, сохранятся на сегодняшнем уровне, то к 2020 г. их действие будет эквивалентно удвоению концентрации С02 в атмосфере. Потепление на Земле, по мнению климатологов, за счет роста температуры на 0,1 °С считается значительным, а увеличение температуры на 3,5 °С - критическим. Развитие процессов в биосфере во многом зависит от состояния озонового экрана. Верхние слои атмосферы в значительной степени определяют условия жизни на Земле. Они являются защитным барьером на пути излучений и частиц высоких энергий из космоса. Особую опасность для биосферы представляет жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца в диапазоне длин волн X < 310 нм. Известно, что более 99% ультрафиолетового излучения Солнца поглощается слоем озона (Оз) на высоте 25 км (в среднем) от поверхности Земли. Основные источники NOx антропогенного происхождения - двигатели внутреннего сгорания, высокотемпературные энергетические установки, в которых сжигается топливо, ракеты и сверхзвуковые самолеты. Атомарный хлор образуется в результате фотохимического разрушения фреонов (фторхлорметанов): CF2C12 и CFCI3. Эти вещества чисто антропогенного происхождения летучи и устойчивы в тропосфере. Их источником являются холодильные установки и аэрозольные баллоны. С момента промышленного применения в 50-е гг. XX в. содержание фреонов в атмосфере увеличивалось на 5-10% в год. В настоящее время учеными обнаружены зоны стратосферы с существенно сниженным содержанием озона. Такая озоновая «дыра» зафиксирована над Антарктидой в весенние месяцы года. Уменьшение озонового слоя, средняя толщина которого составляет 2,5-3,5 мм, может привести к изменениям облачного покрова Земли, нарушению теплового баланса атмосферы. Рост мощности ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, может оказать существенное влияние на биологические и геохимические процессы. Среди химических загрязнителей воды наибольшую опасность представляют фенолы, нефть, нефтепродукты, тяжелые металлы, пестициды. Загрязнение Мирового океана связано главным образом с поступлением огромного количества вредных антропогенных веществ на его акватории. В настоящее время в водные объекты ежегодно поступает более 30 тыс. различных химических соединений в количестве до 1,2 млрд. т, а всего на поверхность океанов, морей и рек в результате аварий и сбросов поступают нефть и нефтепродукты в количестве, превышающем 12 млн. т в год. Каждая тонна нефти образует на воде пленку площадью до 12 км2. Гидросфера (водная оболочка Земли) включает ресурсы океанов, морей, рек, озер, прудов, болот и подземных вод. Общее количество воды на Земле достигает 1386 млн. км3, а площадь океанов и морей в 2,5 раза больше площади суши. Из общего количества воды на Земле доля пресных вод немногим более 2,5%, т.е. на каждого жителя Земли приходится около 5,8 млн. м3. Однако для человека доступно менее 30% этих вод, так как основная их часть сосредоточена в ледниковых покровах (около 27 млн. км3), скрыта в подземных образованиях (объем подземных пресных вод примерно в 100 раз больше объема поверхностных вод в озерах, реках, болотах). Деятельность человека охватывает практически всю акваторию Мирового океана: поверхность служит для мореплавания и рыболовства; прибрежная зона - для извлечения биологических, минеральных, энергетических ресурсов, интенсивного промышленного и жилищного строительства; дно - для добычи полезных ископаемых и захоронения отходов. В водные объекты поступают загрязненные сточные воды бытового, промышленного происхождения, ядохимикаты и удобрения, смываемые с полей при паводках, загрязненные атмосферные осадки. В результате речных течений и циркуляционных процессов такие загрязнения распределяются на большие пространства и переносятся на сотни и даже тысячи километров. Человек в своей деятельности расходует воду не только для удовлетворения естественных физиологических потребностей. Вода используется промышленностью и сельским хозяйством в больших масштабах. При этом значительная ее часть связывается в технологических процессах и безвозвратно теряется. По оценкам ученых такие потери составляют около 150 км3 в год, т.е. более 1% устойчивого стока пресных вод. В промышленности вода используется для приготовления растворов, проведения различных реакций нагрева и охлаждения, транспорта сырья, промывки изделий и многих других целей. Так, на производство 1 т чугуна или стали расходуется 15-20 м3 воды, кальцинированной соды - 10, серной кислоты - 25-80, вискозного шелка - 300-400, меди - 500, пластических масс - 100-500, синтетического каучука - 2000-3000 м3 воды. Тепловая электростанция мощностью 300 МВт потребляет 300 тыс. м3 воды в год, химический комбинат средней мощности имеет суточный водооборот до 2 млн. м3 воды. В больших масштабах потребляется вода в крупных городах. Так, средний расход воды для города с населением 3 млн. человек составляет 2 млн. м3 в сутки. Часть потребляемой воды химически и физически связывается, а часть возвращается в водные объекты в загрязненном агрессивными химическими примесями состоянии. Продуктами жизнедеятельности человека и отходами ряда производств являются органические соединения, которые поступают в водные объекты со сточными водами или в результате фильтрации через грунты. Их разложение осуществляется в результате деятельности аэробных микроорганизмов. В процессах брожения при интенсивном потреблении кислорода, растворенного в воде, образуются С02, Н20, а также нитраты, фосфаты, сульфаты и кислородсодержащие соединения других элементов. Это, с одной стороны, приводит к интенсивному разложению водорослей и растений, что стимулирует рост зоопланктона и внешней фауны, потребляющей кислород для дыхания. С другой стороны, возникающий дефицит кислорода вызывает массовую гибель аэробных организмов и размножение анаэробных микроорганизмов, разрушающих биомассу путем брожения. Другими органическими загрязнителями являются фенолы, их галогенсодержащие соединения, которые попадают в водные объекты со стоками предприятий по производству клеев, пластмасс, кокса. Весьма опасны органические растворители, широко применяемые в различных химических технологиях (например, хлорированные углеводороды). Нефть и нефтепродукты попадают в водные объекты при бурении скважин, потерях при транспортировке, авариях танкеров, в результате сливов при промывании емкостей. На воде нефть образует тонкие пленки, создающие со временем эмульсионный слой нефть-вода, покрывающий до 20-30% поверхности Мирового океана. Этот слой препятствует газообмену между водой и воздухом, что приводит к повышению в клетках водных организмов содержания С02 и их гибели. Микробиологический распад нефти идет неделями и даже месяцами. Нефтепродукты отрицательно воздействуют на гидробиоценозы, так как аккумулируются в морской биоте, передаваясь по трофическим цепям. Потребление таких морепродуктов создает угрозу здоровью людей. В морскую среду ориентировочно поступает около 12 млн. т нефти и нефтепродуктов, которые распространяются по акватории весьма неравномерно (табл. 2.3). экологический кризис загрязнение вибрация Таблица 2.3 - Концентрация нефтепродуктов в районах Мирового океана АкваторияКонцентрация, мкг/лТихий океан, северо-западная часть0-200Атлантический океан, северо-восточная часть0-160Северное море0-350Средиземное море0-950Балтийское море800-8 000 Тяжелые металлы. Особое значение приобрело загрязнение биосферы группой загрязнителей (поллютантов), получивших общее название «тяжелые металлы». К ним относится более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева (хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут и т.д.). Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеивания осуществляется разнообразными путями. Важнейшим является их выброс при высокотемпературных процессах в черной и цветной металлургии, при обжиге цементного сырья, сжигании минерального топлива. Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Значительное загрязнение тяжелыми металлами, особенно свинцом, а также цинком и кадмием обнаружено вблизи автострад. Ширина придорожных аномалий свинца в почве достигает 100 м и более. Растения могут поглощать из почвы микроэлементы, в том числе тяжелые металлы, аккумулируя их в тканях или на поверхности листьев, являясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи «почва - растение - животное - человек». Хлорорганические инсектициды (гексахлоран, ДДТ) обычно слаборастворимы в воде, очень устойчивы ко всем видам разложения и могут сохраняться в почве десятилетиями, аккумулируясь при систематическом применении. Фосфорорганические инсектициды (карбофос, фосфамид, амифос) в почве и других природных средах распадаются довольно быстро. При этом они отличаются эффективностью действия и их применение перспективно. Широко используются карбамидные инсектициды. Отличаясь высокой токсичностью для определенных видов насекомых, эти препараты почти полностью безвредны для человека. Почва является основным приемником и аккумулятором пестицидов, которые накапливаются в ней в результате адсорбции их молекул почвенными коллоидами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи, испытываются и внедряются в практику новые быстрорастворимые препараты с большой скоростью метаболической деструкции. Сельскохозяйственные удобрения - вещества, компенсирующие потери элементов почвы, связанные с ростом растений. Для сохранения почвенной экосистемы на поля следует вносить эквивалентное количество соответствующих элементов. Отсюда успехи сельского хозяйства связаны с минеральными удобрениями и ежегодно увеличивают их количество, вносимое в почву. При этом не все удобрения достигают растений, много их теряется, в частности при вымывании из почвы. Например, 5-кратное увеличение количества применяемых азотных удобрений позволило повысить урожайность зерновых культур только на 20%, а содержание нитратов в почве и растениях резко возросло. Сельскохозяйственная продукция, содержащая повышенное количество нитратов, имеет пониженную питательную ценность, теряет устойчивость к длительному хранению. Другой вид удобрений - фосфорные. Их избыток в почве обогащает фтором и мышьяком растения, что весьма вредно для питающихся ими животных. Значительная доля фосфорных удобрений не усваивается растениями, не вовлекается в биохимический круговорот, а около 5% выносится в водные объекты. Калийные удобрения (KN03, K2S04, КО) в силу высокой растворимости в воде в значительной степени вымываются в сопредельные водоемы в периоды, когда заканчивается начальная стадия развития растений, т.е. потребность их в калии уменьшается. Наряду с минеральными удобрениями в сельском хозяйстве широко используют органические удобрения (навоз, торф, компост). При большом количестве в почвах таких удобрений, содержащих много патогенных микроорганизмов, и при обогащении водной среды ими создаются условия для возникновения очагов болезнетворных организмов. Поверхностно-активные вещества. Широкое применение синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), или детергентов, особенно в составе моющих средств, обусловливают поступление их со сточными водами во многие водоемы, в том числе и в источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. В настоящее время эти вещества - одни из самых распространенных химических загрязнителей водоемов. СПАВ поступают в водоемы с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками (в сельском хозяйстве поверхностно-активные вещества используют для эмульгирования пестицидов). Поверхностно-активные вещества относятся к экологически жестким веществам. Они очень трудно ассимилируются природной средой и крайне отрицательно влияют на состояние водоемов. Дело в том, что на их окисление расходуется слишком много растворенного кислорода, который таким образом отвлекается от процессов биологического окисления. Детергенты очень вредны для гидробионтов. У рыб они вызывают жаберные кровотечения и удушье. У теплокровных животных нарушают функции биомембран, усиливая этим токсическое и канцерогенное влияние других токсикантов водной среды.
2.2 Физическое загрязнение
Физические загрязнения связаны с изменением физических, энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Тепловые загрязнения окружающей среды. Ежегодно в мире сжигается до 5 млрд. т угля, 3,2 млрд. т нефти, что сопровождается ежегодным выбросом в атмосферу более 20 млрд. т С02 и выделением 2-Ю20 Дж тепла. Переход от минерального горючего к ядерному до некоторой степени уменьшает химическое загрязнение среды, но при этом возрастает тепловое загрязнение. Мощные тепловые электростанции отводят с подогретыми сбросными водами в реки, озера, искусственные водохранилища большое количество тепла, тем самым влияя на термический и биологический режимы водоемов. Тепловые загрязнения при повышении температуры воды приводят к понижению концентрации кислорода в воде, замене обычной флоры водорослей менее желательными сине-зелеными водорослями, а также усиливают восприимчивость организмов к токсичным веществам. Для ограничения теплового загрязнения количество тепла, отводимого в водный объект, не должно повышать температуру последнего: в водоемах питьевого и культурного водопользования - более чем на 3 °С по сравнению с максимальной температурой воды в летнее время; в водоемах, используемых в рыбно-хозяйственных целях, - более чем на 3 °С в летний и 5 °С в зимний периоды. Источниками тепловых загрязнений в пределах городских территорий служат подземные газоходы промышленных предприятий металлургического производства (140-160 °С), теплотрассы (50- 150 °С), сборные коллекторы, коммуникационные туннели (35-45 °С), туннели метро и другие подземные сооружения (18-25 °С). Искусственное промораживание грунтов при строительстве в сложных гидрогеологических условиях приводит к формированию временных криозон (от -10 до -26 °С) шириной до нескольких метров. Шум и вибрация. Шум - одна из форм физического (волнового) загрязнения окружающей среды, адаптация организмов к которому практически невозможна. В связи с этим шумы в настоящее время рассматривают как реальный и серьезный загрязнитель биосферы. Шум - сочетание акустических волн различной частоты и интенсивности. Акустические волны - это механические колебания, распространяющиеся в упругой среде (твердой, жидкой, газообразной). Основными параметрами акустических волн являются интенсивность и спектральный состав (спектр). Звуковые волны представляют собой колебательные изменения давления воздуха - сгущения и разряжения. Интенсивность звука - это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны. Минимальное значение звукового давления - Р0, воспринимаемое ухом человека, называется пороговым. На частоте 1000 Гц Р0 = 2 х10~5 Па. Субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является громкость, зависящая от частоты. Акустические колебания, воспринимаемые человеческим ухом, лежат в диапазоне частот от 16 Гц до 20 000 Гц (звуковой диапазон частот). В этой связи шумы, воспринимаемые ухом человека, принято делить на низкочастотные (до 350 Гц), среднечастотные (350-800 Гц) и высокочастотные (свыше 800 Гц). Считается, что высокочастотный шум оказывает более неблагоприятное воздействие на организм. Акустические волны с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, а выше 20 000 Гц (20 кГц) - ультразвуком. Основные реакции организмов на шумы хорошо изучены. С гигиенических позиций относительно комфортным считается акустический режим при уровне звука 10-60 дБ. Выраженные психические реакции проявляются уже с уровня 30 дБ, а максимально дискомфортным считается режим при уровне шума выше 80 дБ. Существенный вклад в шумовое загрязнение среды вносят строительные, энергетические и промышленные предприятия, транспорт, который создает 60-80% шума, воздействующего на человека в местах его пребывания. Примерный уровень интенсивности различных звуков и шумов приведен в табл. 5.4. Экологической значимостью обладает частотная характеристика звука. Например, при частоте инфразвуковых шумов ниже 20 Гц возникают заметные нарушения жизнедеятельности организмов - ощущение психологического дискомфорта, развитие безотчетного чувства страха, возникновение паники среди животных, наблюдаемые перед извержением вулканов, штормами, при землетрясениях. Подобную реакцию у животных вызывают звуки пролетающих тяжелых вертолетов, движущихся тяжелых машин, работающих прессов и других устройств, работа которых сопровождается шумом с инфразвуковыми частотами в спектре. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4-10 Гц.
Таблица 2.4 - Уровень шума от некоторых источников Уровень шума, дБИсточник звука160Выстрел крупнокалиберного орудия, на расстоянии 1-2 мот орудия120Шум самолета на удалении 50 м100-110Газотурбинные установки, компрессорные станции80-100В шумных цехах машиностроительных и металлургических заводов90-100Железнодорожный транспорт на расстоянии 20 м95Шум в вагоне метро при скорости 60 км/ч90Шум в кабине пассажирского самолета77-83Автомобильный транспорт на расстоянии 7,5 м60Нормальная речь30-40Шепот на расстоянии 1 м15Шелест листьев на расстоянии нескольких метров0Порог слышимости при 1000 Гц Вибрация - совокупность механических колебаний. Звуковая вибрация представляет самостоятельный интерес лишь при очень высоких ее уровнях в связи с вибрационной усталостью материалов и конструкций. Вибрации могут, во-первых, способствовать звукоизлучению в окружающую среду, т.е. являться источником вредных и, прежде всего, инфразвуковых волн; во-вторых, воздействуя непосредственно на скелет человека, передаваться с малым затуханием в любую точку организма и приводить даже при относительно малых уровнях вибраций к значительным последствиям, связанным с резонансными явлениями в организме человека. В связи с этим уровни вибраций также подлежат регламентированию. Источниками вибраций являются транспортные средства, промышленные агрегаты, строительные машины и механизмы. Характеристики источников вибраций приведены в табл. 5.5. Воздействие вибраций на грунтовые массивы может приводить к изменению рельефа поверхности, ухудшению механической устойчивости пород, служащих основанием фундаментов зданий и инженерных сооружений. При длительном воздействии вибраций возникает явление «усталости» грунтов, материалов и строительных конструкций.
Таблица 2.5 - Характеристики источников вибраций Источник вибрацииВиброскорость, мм/сРельсовый транспорт160-0,3Промышленные установки5-0,05Строительная техника1,6-0,002Автомобильный транспорт0,07-0,005Дневной фон в городе0,02-0,006Ночной фон в городе0,01-0,003Уровень микросейсмичности в несейсмичных районах<0,05Безопасный геологический уровень0,225Безопасный физиологический уровень0,12 Электромагнитные излучения. Электромагнитное загрязнение - результат изменения электромагнитных свойств окружающей среды (электромагнитного фона). Источниками естественных электромагнитных полей (ЭМП) являются атмосферное электричество, солнечное и космическое излучение. Естественные изменения электромагнитного фона за счет существенного изменения солнечной активности, магнитных бурь и тому подобных называют электромагнитными аномалиями. В условиях современного города на организм человека оказывают влияние электромагнитные поля, источниками которых служат различные генераторы и антенны радиопередающих устройств, электрифицированные транспортные линии, линии электропередач (ЛЭП), трансформаторы, электротехнические устройства автоматики, в также приборы бытовой техники. Диапазон электромагнитных излучений зависит от длины волны: промышленные частоты - 50-60 Гц; низкие частоты (НЧ) - 30-300 кГц; средние частоты (СЧ) - 300 кГц - 3 мГц; высокие частоты (ВЧ) - 3-30 мГц; очень высокие частоты (ОВЧ) - 30-300 мГц; ультравысокие частоты (УВЧ) - 300-3000 мГц; сверхвысокие частоты (СВЧ) - 3-30 ГГц; крайне высокие частоты (КВЧ) - 30-300 ГГц. Электромагнитные поля характеризуются напряженностью электрического и магнитного полей и плотностью потока энергии. Токи промышленной частоты (50 Гц) являются сильными источниками электромагнитных волн. Особый интерес представляет ЭМП вблизи высоковольтных ЛЭП, протяженность которых в России в настоящее время свыше 4,5 млн. км с напряжением от 6 до 1150 кВ. Измерения напряженности поля в районах прохождения высоковольтных ЛЭП показали, что под линией она может достигать нескольких тысяч и даже десятков тысяч вольт на метр. Волны этого диапазона сильно поглощаются почвой, поэтому на небольшом удалении от линии (50-100 м) напряженность поля падает до нескольких сотен и даже нескольких десятков вольт на метр. Наибольшая напряженность поля наблюдается в месте максимального провисания проводов по линии точек проекции крайних проводов на землю. Оценивая биологическое влияние ЭМП в целом, можно отметить, что воздействие слабых ЭМП на целостный организм животных чаще всего приводит к нарушениям физиологических функций: ритма сердечных сокращений и уровня кровяного давления, электрической активности мозга и возбудимости нервных клеток, обменных процессов, иммунной активности и т.д. Наиболее высока чувствительность организмов к многократным воздействиям ЭМП. При этих условиях имеет место кумулятивный эффект: реакции возникают в результате ряда воздействий, каждое из которых самостоятельно не вызывает реакции. Подобные суммарные эффекты наблюдаются и при длительном непрерывном воздействии ЭМП. Радиоактивное загрязнение. Радиоактивное загрязнение представляет особую опасность для человека и среды его обитания. Явление радиоактивности связано с самопроизвольным распадом атомных ядер, приводящим к изменению их атомного номера или массового числа и сопровождающимся альфа- , бета- и гамма-излучениями. Альфа-излучение - поток тяжелых частиц, состоящий из протонов и нейтронов. Он задерживается листом бумаги и неспособен проникнуть сквозь кожу человека. Однако он становится чрезвычайно опасным, если попадает внутрь организма, где вызывает процессы ионизации и распада. Бета-излучение обладает более высокой проникающей способностью и проходит в ткани человека на 1-2 см. Гамма-излучение может задерживаться лишь толстой свинцовой или бетонной плитой. Количество энергии излучения, переданной тканям организма, называется дозой, а количество такой энергии, поглощенной единицей массы облучаемого тела, - поглощенной дозой. Однако при одной и той же поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее (в 20 раз) бета- и гамма-излучений. Пересчитанная с учетом этого доза считается эквивалентной дозой. Радионуклиды разделяются на естественные - образовавшиеся на начальном этапе эволюции Земли и при последующих геологических процессах, и искусственные - полученные человеком в атомных реакторах и других энергетических установках. Основную часть облучения (более 80% годовой эффективной эквивалентной дозы) население земного шара получает от естественных источников радиации. Зоны повышенной радиоактивности распределены на территории России неравномерно. Они известны как в европейской части, так и в Зауралье, на Полярном Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье, на Дальнем Востоке, Камчатке, северо-востоке. В большинстве комплексных пород, геохимически ориентированных на радиоактивные элементы, значительная часть урана находится в подвижном состоянии, легко извлекается и попадает в поверхностные, подземные воды, затем - в пищевую цепь. Именно природные источники ионизирующего излучения в зонах аномальной радиоактивности вносят основной вклад (до 70%) в суммарную дозу облучения населения, равную 420 мбэр/год. Среди естественных радионуклидов наибольшее радиационно-генетическое значение имеют радон и его дочерние продукты распада (радий и др.). Их вклад в суммарную дозу облучения на душу населения составляет более 50%. Радоновая проблема в настоящее время считается приоритетной в развитых странах, и ей уделяется повышенное внимание. Образующиеся при распаде радона радиоактивные продукты в виде мельчайших твердых частиц легко проникают в органы дыхания и осаждаются в них, испуская альфа-лучи. По сообщениям печати, около 8 млн. домов США (10% всего количества) наполнены радоном выше принятых норм. В России радоновой проблеме начали уделять внимание лишь в последние годы. Территория нашей страны в отношении радона слабо изучена. Полученная в предыдущие десятилетия информация позволяет утверждать, что и в Российской Федерации радон широко распространен как в приземном слое атмосферы, подпочвенном воздухе, так и в подземных водах, включая источники питьевого водоснабжения. Ядерная энергетика при строжайшем выполнении необходимых требований экологически чище по сравнению с теплоэнергетикой, поскольку исключает вредные выбросы в атмосферу (золы, диоксидов углерода и серы, оксидов азота и пр.). Это обстоятельство объясняет строительство и эксплуатацию атомных электрических станций (АЭС), при нормальной работе которых выбросы радионуклидов в окружающую среду незначительны. К настоящему времени, по данным Международного агентства по атомной энергетике (МАГАТЭ), число действующих в мире реакторов достигло 426 при их суммарной электрической мощности около 320 ГВт (17% мирового производства электроэнергии). Между тем любая АЭС независимо от уровня ее защиты представляет собой потенциально опасный объект. В зависимости от места аварии на АЭС и ее масштаба возможно загрязнение среды такими радионуклидами, как стронций-90, цезий-137, церий-141, йод-131, рутений-106 и др. Отсюда высокие требования к надежности атомных реакторов, а также соблюдению жестких правил их эксплуатации, гарантирующих безаварийную работу. Антропогенными источниками радиоактивных загрязнений среды являются радиоактивные аэрозоли, вносимые в атмосферу ядерными взрывами или предприятиями атомной промышленности, а также радиоактивные отходы, сбрасываемые в гидросферу или литосферу. В коммунальных условиях внешнее облучение может практически полностью определяться радиоактивностью строительных материалов (гранита, пемзы, бетонов). Уран и другие радионуклиды могут в значительных количествах выбрасываться в атмосферу при работе ТЭЦ, котельных, автотранспорта. Это связано с тем, что угли, нефти иногда характеризуются повышенной ураноносностью. Площадь такого радиоактивного загрязнения может быть обширной. В настоящее время радиационная обстановка в России определяется глобальным радиоактивным фоном, наличием загрязненных территорий вследствие кыштымской (1957) и чернобыльской (1986) аварий, эксплуатацией урановых месторождений, предприятий ядерного топливного цикла, судовых ядерно-энергетических установок, региональных хранилищ радиоактивных отходов, а также аномальными зонами ионизирующих излучений, связанных с земными (природными) источниками радионуклидов.
2.3 Биологическое загрязнение
Биологическое загрязнение может быть случайным или связанным с деятельностью человека. Оно проявляется через проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов. Разновидностью биологического загрязнения является микробиологическое (бактериологическое) загрязнение. Особенно загрязняют среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и др., т.е. предприятия промышленного биосинтеза, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению можно также отнести преднамеренную и случайную интродукцию видов, чрезмерную экспансию живых организмов, т.е. введение в культуру дикорастущих растений, распространение животных за пределы естественного ареала. Из трех сфер обитания жизни на Земле - воздуха, воды и почвы - наиболее подвержена биологическому загрязнению гидросфера. Биогенное загрязнение воды вызывает усиленное развитие фитопланктона, приводящее к тому, что вода начинает «цвести». Под «цветением» воды понимают интенсивное развитие водорослей, в результате чего микроскопические организмы из-за своей массовости становятся видимыми и придают воде различную окраску. Если вода «цветет» сине-зелеными водорослями (характерными для умеренного и теплого климата), то в ней образуются токсичные вещества, качество воды ухудшается, появляются посторонние запахи, неприятный вкус. Вода становится непригодной для питья. В периоды отмирания большой массы микро- или макрорастительности происходит еще более резкое ухудшение качества воды, снижается содержание растворенного кислорода, появляются неприятные запахи. Это явление (изменение качества воды в результате нарушения естественного хода биологических процессов) получило название вторичного (биологического) загрязнения. Под влиянием евтрофирования и загрязнения водоемов значительно изменяются их биологические показатели, увеличивается видовое разнообразие, повышаются численность и биомасса нефотосинтезирующих микроорганизмов - бактерий, грибов, а видовой состав водорослей и высших водных растений при росте их численности и биомассы, наоборот, уменьшается. В клетках гидробионтов накапливаются металлы, нефтепродукты и другие опасные соединения. Фауна водоемов изменяется качественно и количественно, многие виды зооорганизмов вымирают; ухудшается санитарно-эпидемиологическая ситуация; усиливаются заболевания гидробионтов, птиц, водных животных. В период «цветения» концентрация водорослей достигает величины 1-5 млн. клеток в 1 мл, или 1000-5000 млрд. в 1 м3 воды, которая благодаря цвету зеленых водорослей приобретает вид зеленого бульона. К основным причинам «цветения» воды относятся резкое сокращение скорости течения воды, перемешивания и, как следствие, образование застойных зон. На интенсивность развития водорослей большое влияние оказывает температура воды. Пересыщение водоемов питательными веществами (азотом, фосфором, органическими соединениями) представляет собой третью причину интенсификации роста водорослей. Ухудшение основных химических показателей воды при ее «цветении» связано с прижизненным ростом водорослей и разложением образованного ими органического вещества. В воде, подверженной интенсивному «цветению», обнаружено и идентифицировано 200 разнообразных химических соединений, в том числе представляющих опасность для человека (токсины, канцерогенные вещества, аллергены). В результате вода из полноценного и доброкачественного природного продукта превращается в опасную для всего живого жидкость. Особенно серьезные последствия возникают там, где к биологическому загрязнению добавляются еще химическое и тепловое.
Глава 3. Пути выхода из экологического кризиса
.1 Пути преодоления экологического кризиса
Выход из глобального экологического кризиса - важнейшая научная и практическая проблема современности. Над ее решением работают тысячи ученых, политиков, специалистов-практиков во всех странах мира. Задача заключается в разработке комплекса надежных антикризисных мер, позволяющих активно противодействовать дальнейшей деградации природной среды и выйти на устойчивое развитие общества. Попытки решения этой проблемы только одними какими-либо средствами, например, технологическими (очистные сооружения, безотходные технологии и т. д.), принципиально неверны и не приведут к необходимым результатам. Преодоление экологического кризиса возможно лишь при условии гармоничного развития природы и человека, снятии антагонизма между ними. Это достижимо лишь на основе реализации «триединства естественной природы, общества и природы очеловеченной» на путях устойчивого развития общества, комплексного подхода к решению природоохранных проблем. Анализ как экологической, так и социально-экономической обстановки в России позволяет выделить пять основных направлений, по которым мир должен выходить из экологического кризиса. При этом необходим комплексный подход в решении этой проблемы, т. е. одновременно должны использоваться все пять направлений. В качестве первого направления названо совершенствование технологии - создание экологически чистой технологии, внедрение безотходных, малоотходных производств, обновление основных фондов и др. Применение экологически чистых технологий способствует обеспечению охраны окружающей среды. Эти технологии являются менее загрязняющими, предполагают более рациональное использование всех ресурсов, позволяют рециркулировать больше отходов и продуктов, образующихся в результате их использования, и обеспечить более приемлемую обработку остаточных отходов по сравнению с технологиями, которые они заменяют. Экологически чистые технологии являются малоотходными или безотходными «технологиями переработки и получения готового продукта» и благодаря этому способствуют предотвращению загрязнения окружающей среды. К ним также относятся «технологии переработки в конце производственного цикла» или технологии очистки, предназначенные для устранения имеющего место загрязнения. Экологически чистые технологии являются не просто отдельными технологиями, а представляют собой комплексные системы, предполагающие наличие специальной научно-технической информации, процедур, товаров, услуг и оборудования, а также методики соответствующей организационной и управленческой деятельности. Исходя из этого, при обсуждении вопросов передачи технологии необходимо учитывать ее потенциальное воздействие на аспекты развития людских ресурсов и создание местных потенциалов, а также на положение женщин. Экологически безопасные и чистые технологии должны отвечать национальным социально-экономическим, культурным и экологическим приоритетам. Внедрение новых и эффективных технологий является необходимым условием расширения возможностей, в частности развивающихся стран, в плане достижения устойчивого развития, поддержания стабильных темпов развития мировой экономики, обеспечения защиты окружающей среды и уменьшения масштабов нищеты и человеческих страданий. Неотъемлемой частью этой деятельности является совершенствование применяемых технологий, а там, где это необходимо, их замена на более доступные и экологически более безопасные и чистые. Второе направление - развитие и совершенствование экономического механизма охраны окружающей среды. Методы административно-правового механизма управления заключаются в разработке и издании правовых и административных актов, регулирующих организацию и управление в сфере природопользования, права и обязанности руководящих работников, должностных лиц и населения страны по экономному использованию и воспроизводству природных ресурсов и обеспечению равновесия в природной среде. Административные акты имеют обязательную силу и непосредственно воздействуют на коллективы предприятий, организаций, отдельных работников и население данного района. Экономический механизм охраны окружающей среды является составной частью общего механизма регулирования отношений в сфере «общество - природа». Таким образом, это, прежде всего, система, инфраструктура (правовая, организационная, институциональная), необходимая для направления действия указанных экономических фактов в целях достижения разумного баланса экологических и экономических интересов общества. Суть действующей системы экономического стимулирования охраны окружающей среды в России сводится к системе экологических платежей за загрязнение окружающей природной среды. Основной проблемой существующей системы является несопоставимость экологических платежей, производимых предприятиями, с реальным ущербом, наносимым окружающей среде, и затратами, которые нужно нести в случае установки различных очистных сооружений. Следствием этого является хроническое недофинансирование природоохранных мероприятий, которые вынуждено на себя брать государство. Третье направление - применение мер административного пресечения и мер юридической ответственности за экологические правонарушения (административно-правовое направление). Четвертое направление - гармонизация экологического мышления (эколого-просветительское направление). Экологическое мышление - это система взглядов на мир, отражающих проблемы взаимодействия Человечества и Природы в аспекте их гармонизации и оптимизации. Пятое направление - гармонизация экологических международных отношений (международно-правое направление). Гармонизация международных экологических отношений - один из основных путей выхода мирового сообщества из экологического кризиса. Общепризнано, что реализовать стратегию выхода из него можно лишь на основе единства природоохранных действий всех государств. Сегодня ни одна страна не в состоянии решить свои экологические проблемы в одиночку или сотрудничая лишь с небольшой группой стран. Необходимы четкие согласованные усилия всех государств, координация их действий на строгой международно-правовой основе. Природа не знает государственных границ, она всеобща и едина. Поэтому нарушения в экосистеме одной страны неминуемо вызывают ответную реакцию. Например, если промышленные предприятия ФРГ или Англии выбрасывают в атмосферу дымовые газы с недопустимо высоким процентом вредных примесей, то это негативно сказывается не только на экологическом состоянии этих стран, но наносит значительный ущерб флоре и фауне соседних Скандинавских стран. Понятно, что не признают государственных границ и все другие компоненты природной среды (речной сток, морские акватории, мигрирующие виды животных и т. п.). Высокая приоритетность экологического фактора в международных отношениях постоянно возрастает, что связано с прогрессирующим ухудшением состояния биосферы. Все основные слагаемые экологического кризиса (парниковый эффект, истощение озонового слоя, деградация почв, радиационная опасность, трансграничный перенос загрязнений, исчерпание энергетических и других ресурсов недр планеты, и т. п.) становятся экологическими императивами и определяют новые нормы и правила взаимодействия государств. Есть все основания полагать, что в XXI в. экология будет в ряду высших приоритетов глобальной системы международных отношений. Уже сейчас некоторые государственные деятели считают целесообразным создание такого надгосударственного органа, который бы управлял охраной и рациональным использованием окружающей среды во всех государствах и регионах. Есть несколько путей борьбы с загрязнениями атмосферы углекислым газом, вызывающими парниковый эффект: техническое совершенствование двигателей, топливной аппаратуры, электронных систем подачи топлива; повышение качества топлива, снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов; использование альтернативных видов топлива. Избавит население от выхлопных газов электрический транспорт. Введение новых технологий снизит накопление углекислого газа в атмосфере, поможет создать альтернативное сырьё для синтеза органических веществ, а значит решить важные экологические проблемы. Стратегия управления потреблением природных ресурсов с позиции устойчивого развития. Поскольку уровень антропогенного воздействия человека на природную окружающую среду достиг опасных пределов, следует перейти от несбалансированной экономики к сбалансированной. Рассматривая вопрос о необходимости поиска новой модели развития цивилизации, нужно: сдерживать рост населения; исключить расточительное уменьшение природных ресурсов; достигать уровня и темпов экономического развития по возможности за счет возобновляемых природных ресурсов (а это в свою очередь должно привести к снижению загрязнения окружающей среды, защите и сохранению «экологического капитала» - природных ресурсов); пересмотреть экономические решения, которые приводят к сведению лесов, опустыниванию, пагубным воздействиям на растительный и животный мир, загрязнению атмосферы и водных ресурсов; изменить политику в отношении сельского хозяйства: вместо «помощи» в виде поставок излишков сельхозпродукции развивающимся странам следует оказывать им финансовую поддержку, которая способствовала бы проведению в них важных внутренних реформ, нацеленных на увеличение производства и замедление разрушения их сельскохозяйственной ресурсной базы; принять закон о безопасности пищевых продуктов - это приведет к разумной технологии выращивания сельскохозяйственной продукции с целью получения экологически чистого продукта; стимулировать рынок лесной продукции таким образом, чтобы потребности рынка в ней сократить путем замены строительного материала и сберечь лесные, особенно тропические ресурсы; самым важным условием сбалансированного экономического развития является совместное рассмотрение экономических и экологических проблем в процессе принятия решений между развитыми и развивающимися странами, чтобы экологические и экономические системы стали полностью взаимосвязаны; принимать только экологически сбалансированный бюджет. «Общество и окружающая среда» - это не только международная, межгосударственная, но и междисциплинарная проблема. В ее решении в той или иной мере участвуют едва ли не все гуманитарные, естественные и технические науки. Они исследуют различные компоненты этой проблемы - природные, технические, экономические, медицинские, социальные, политические, географические, архитектурно-планировочные и другие.
Заключение
Как мы видим, восстановление здоровой окружающей среды связано с коренными политическими, экономическими, социологическими преобразованиями. Выход есть. Но детальная программа выхода из экологического кризиса может появиться лишь после экологической паспортизации предприятий промышленности и сельского хозяйства и снятия секретности со всех экологических данных; после широкого свободного обсуждения такой программы. Оценив состояние окружающей среды и уровень развития производства с точки зрения экологичности, возникает необходимость принятия конкретного решения о способе сохранения и возрождения чистой окружающей среды. Главное, выбрать наиболее естественный способ, а именно сократить до минимума загрязнение окружающей среды и дать природе возможность регенерироваться за счет внутренних сил. То есть необходимо прийти к гармонизации отношений природы и техники. Ведь любое предприятие предназначено для выпуска той или иной необходимой продукции. Однако завод или ферма существуют в окружении конкретной среды - экологических систем, которые неизбежно подвергаются воздействию со стороны производства. Пренебрежение состоянием окружающей среды в интересах экономии средств неизбежно ведет к отрицательным последствиям и для самого предприятия. Решать подобные проблемы предлагается на основе гармонизации отношений природных и технических компонентов путем создания и эксплуатации, так называемых природно-технических или геотехнических систем, которые в свете экологического подхода правильнее рассматривать в качестве эколого-экономических. Такая система - это совокупность технических устройств и взаимодействующих с ними элементов природной среды, которая в ходе совместного функционирования обеспечивает, с одной стороны, высокие производственные и прочие целевые показатели, а с другой - поддержание в зоне своего влияния благоприятной экологической обстановки, максимально возможное в каждом конкретном случае сохранение и воспроизводство естественных ресурсов. Производство воздействует на природные системы (положительная обратная связь). Эти воздействия могут проявляться в извлечении природных ресурсов, размещении производственных отходов (загрязнении) и т.п. В свою очередь, окружающая среда также может влиять на предприятие. Подобные воздействия, так или иначе, могут привести к разрушению управляемой подсистемы, а, следовательно, и всей эколого-экономической системы. Чтобы этого не происходило, необходимы компенсационные ответы со стороны управляемой подсистемы по отношению к управляющей через каналы отрицательной обратной связи. Природные системы не располагают достаточным запасом информации для того, чтобы компенсировать влияние на них производства. Поэтому соответствующие функции управления должен брать на себя человек. В данной работе я постаралась рассмотреть основные, наиболее значимые на данный момент экологические проблемы. Безусловно, их круг расширяется, и требуется немедленное вмешательство человека для решения этих проблем. Возможно, мою работу можно будет применять на практике в качестве дополнительных материалов в области экологии. Успех в решении экологических проблем зависит в решающей степени от того, насколько четко мы будем видеть за отдельными деревьями - лес, насколько глубоко экологическое движение сольется с движениями за общее, коренное, демократическое преобразование нашего общества. Я надеюсь, что все люди осознают, как важно сохранение чистой окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов, а также продолжится создание более современных технологий для защиты и спасения окружающей среды от рук человека.
Список литературы
1.Экология: учебник /коллектив авторов; под ред. Г.В. Тягунова, Ю.Г. Ярошенко. - М. КНОРУС, 2012. 86-109 с, 129-140 с.
2.Родионова И.А. Глобальные проблемы человечества: Пособие для учащихся и студентов.- М.:АО «Аспект Пресс», 1994. 18-20 с.
3.Реферат: Экология. URL: 4.Экологический кризис, его причины и последствия. Банк рефератов / Экология, охрана природы. URL:
Экологический кризис
- это устойчивое нарушение равновесия между обществом и природой, заключающееся в деградации окружающей природной среды и неспособности государственных структур принять соответствующие меры для того, чтобы решить создавшуюся проблему и восстановить состояние благоприятной окружающей среды.
Одной из предпосылок экологического кризиса является загрязнение человеком окружающей среды. Загрязнение окружающей среды
До настоящего времени в обществе не сложилось единого взгляда на то, какова экологическая ситуация на планете. Существовали 3 точки зрения: Сейчас учёные обозначили важность вышеупомянутой проблемы. Очевидно, что при нынешних темпах развития человечества экологический кризис неизбежен. Необходимо отличать кризис от катастрофы. Если катастрофа представляет собой необратимое явление, в котором роль человечества минимальна, то
кризис является обратимым состоянием, в котором человек выступает активно действующей стороной. Соответственно, существуют способы преодоления кризиса, эффективность которых напрямую зависит как от общества в целом, так и от каждого отдельного человека. Люди должны понять, что жизнь на Земле зависит от их отношения к природе и от гармонии
между ними и природным миром. Экологический кризис -
это напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и природой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил и производственных отношений в человеческом обществе и ресурсно-экономическими возможностями биосферы. Экологический кризис можно рассматривать и как конфликт во взаимодействии биологического вида с природой; кризисом природа напоминает о нерушимости своих законов; нарушившие эти законы погибают. В более широком смысле экологический кризис понимается как фаза развития биосферы, на которой происходит качественное обновление живого вещества (вымирание одних видов и возникновение других). Вмешательство в природный цикл началось человеком в тот момент, когда он впервые бросил в землю зерно. Так началась эпоха завоевания человеком своей планеты. Первобытного человека побудило заняться земледелием, а затем и скотоводством то, что на заре своего развития жители Северного полушария уничтожили почти всех копытных животных, используя их в качестве пищи (один из примеров - мамонты в Сибири). Недостаток пищевых ресурсов привел к тому, что большинство особей тогдашней человеческой популяции вымерли. Это был один из первых природных кризисов, обрушившихся на людей. Следует подчеркнуть, что истребление тех или иных крупных млекопитающих могло быть непоголовным. Резкое снижение численности в результате охоты ведет к расчленению ареала вида на отдельные островки. Судьба малых изолированных популяций плачевна: если вид не в состоянии быстро восстановить целостность ареала, происходит неизбежное его вымирание из-за эпизоотий или нехватки особей одного пола при переизбытке другого. Первые кризисы (не только недостаток пищи) заставили наших предков искать пути сохранения численности своей популяции. Постепенно человек стал на путь технического прогресса. Началась эпоха великого противостояния человека и природы. Человек все больше и больше отдалялся от естественного природного цикла, в основе которого лежит замещен- ность природных частей и безотходность природных процессов. Со временем противостояние оказалось настолько серьезным, что возврат к естественной природной среде для человека стал уже невозможен. Во второй половине XX в. человечество оказалось перед лицом экологического кризиса, который называют «кризисом редуцентов
», т.е. определяющим его признаком является опасное истощение и загрязнение биосферы вследствие деятельности человека и связанное с этим нарушение природного равновесия. Экологический кризис принято делить на две части: естественную и социальную. Естественная
часть свидетельствует о наступлении деградации, разрушении окружающей природной среды. Социальная
сторона экологического кризиса заключается в неспособности государственных и общественных структур остановить деградацию окружающей среды и оздоровить ее. Обе стороны экологического кризиса тесно взаимосвязаны. Наступление экологического кризиса может быть остановлено только при рациональной государственной политике, наличии государственных программ и отвечающих за их выполнение государственных структур, развитой экономики и осуществлении экстренных мер по экологической защите. Использование термина «экологический кризис» для обозначения экологических проблем учитывает тот факт, что человек является частью экосистемы, которая видоизменяется в результате его деятельности (прежде всего производственной). Природные и общественные явления представляют собой единое целое, и их взаимодействие выражается в разрушении экосистемы. Сейчас уже очевидно для всех, что экологический кризис - понятие глобальное и общечеловеческое, касающееся каждого из живущих на Земле людей. Признаками современного экологического кризиса
являются: Суть экологической угрозы заключается в том, что всевозрастающее давление на биосферу антропогенных факторов может привести к полному разрыву естественных циклов воспроизводства биологических ресурсов, самоочищения почвы, вод, атмосферы. Это вызовет резкое и стремительное ухудшение экологической обстановки, что может повлечь за собой гибель населения планеты. Уже сейчас экологи предупреждают о нарастании парникового эффекта, расползании озоновых дыр, выпадении все большего количества кислотных осадков и т.д. Перечисленные отрицательные тенденции в развитии биосферы постепенно приобретают глобальный характер и представляют угрозу для будущего человечества. Контрольные вопросы и задания
Экологический кризис
— это напряженное состояние взаимоотношений между обществом и природой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил и производственных отношений в обществе ресурсно-экологическим возможностям биосферы. В результате биосфера начинает угрожать самой жизни на Земле. Среди причин истощения, загрязнения и разрушения природной среды, исходящих от антропогенной деятельности человека можно выделить объективные и субъективные. К объективным
можно отнести следующие
: 1. Предельные способности земной природы к самоочищению и саморегуляции; 2. Физическая ограниченность земельной территории в рамках одной планеты; 3. Безотходность производства в природе и отходность человеческого производства; 4. Неполное познание и использование человеком законов развития природы. К субъективным
причинам экологического кризиса относятся:
1. Недостатки организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды; 2. Дефекты экологического воспитания и образования; 3. Экологическое невежество - нежелание изучать законы взаимосвязи человека и окружающей среды; 4. Экологический нигилизм - нежелание руководствоваться этими законами, пренебрежительное отношение к данным законам. Деградация окружающей природной среды
- это разрушение или существенное нарушение экологических связей в природе, обеспечивающих обмен веществ и энергии внутри природы, между природой и человеком, вызванное деятельностью человека, проводимой без учета законов развития природы. Критерии экологического кризиса
и приближающейся экологической катастрофы
: Биосоциальные критерии:
В результате повышения радиоактивности, химического загрязнения среды увеличивается число патологий внутриутробного развития, злокачественных опухолей, психических нарушений и т.д. Мутагены среды в виде химических соединений, ионизирующих излучений , вирусов проникают в клетки и поражают их генетическую программу — вызывает мутации. Мутации — внезапные, естественные (спонтанные) или вызванные, искусственные (индуцированные) наследуемые изменения генетического материала, приводят к изменению тех или иных признаков организма. Биосферные критерии:
1. Переход возобновимых ресурсов в невозобновимые:
Состояние почв.
Из-за выветривания и антропогенных загрязнений 30-40% чернозема уже погибло. Водный запас планеты.
Человечество ежегодно сбрасывает до 1,5 тысяч кубических километров сточных вод. Для их очистки воды нужно больше, чем в реках всего Земного шара. В результате кислых дождей снижается рН в водоемах, гибнут микроорганизмы, рыба. Резко снижаются запасы пресной воды, пригодной для питья. Самоподдерживающиеся биоты.
Например, лес: в нем все сбалансировано. Исчезновение одного вида влечет за собой гибель других. А так как леса жестоко вырубают, то погибает видовое разнообразие (отсюда Красная книга). В свое время лесами было покрыто 60-75% поверхности Германии, сейчас менее 25%. Поддержания кислородного режима.
В норме кислород атмосферного воздуха восстанавливается (фотосинтез). Однако и его запас на Земле постепенно снижается. Тропические леса - основной поставщик кислорода в атмосферу Земли - вырублены на 50%, леса умеренного пояса - на 40%. От 60 до 80% планктона мирового океана погибло в результате разлива нефтяной пленки. А это «легкие» нашей планеты. 2. Глобальные биосферные экологические проблемы:
«
Парниковый эффект ».
Накопление углекислого газа в атмосфере - одна из основных причин парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами Солнца. Этот газ не пропускает солнечное тепло обратно в Космос. Последствия для России: перераспределение осадков на территории страны; увеличение числа засух; изменение режима речного стока и режима работы гидроэлектростанций; растает верхний слой вечной мерзлоты (а это 60% территории России), пострадает устойчивость фундаментов инженерных сооружений; повысится уровень Мирового Океана, что приведет к затоплению низколежащих побережий. «
Озоновые дыры »
. Озон - трехатомные молекулы кислорода - рассеян над Землей на высоте от 15 до 50 км. Если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна. Стратосферный озоновый слой защищает людей и живую природу от жестокого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты от катаракты, на 2,6% увеличивает число раковых заболеваний кожи. УФО подавляет иммунную систему организма. Главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли:
1) применение фреонов в технике, парфюмерной и химической продукции, 2) запуск мощных ракет, 3) полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, 4) испытания ядерного и термоядерного оружия, 5) уничтожение природного озонатора - лесов. Экологический кризис характеризуется Реймерсом,
(1992) не столько, усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие (эффект бумеранга). Экологический бумеранг -
выражение для обозначения затруднительной ситуации, вызванной плохим учетом экологических законов, в результате чего проводимые человеком воздействия на природу обращаются против него. Эффект бумеранга проявляется в двух формах:
1) в форме острого воздействия - усыхание лесов от кислотных дождей, истончения озоносферы от воздействия озоноразрушающих веществ, и т.д.; 2) в форме перманентных, хронических процессов типа постепенного изменения климата (в том числе «парникового эффекта»). Еще ранние христиане предсказывали конец света, конец цивилизации, гибель человечества. Окружающий мир обойдется и без человека, а вот человек без природной среды существовать не сможет. На переломе XX-XXI вв. перед цивилизацией встала реальная угроза глобального экологического кризиса. Под экологическим кризисом
понимается прежде всего груз разнообразных экологических проблем, который навис в настоящее время над человечеством. Вмешательство в природный цикл началось человеком в тот момент, когда он впервые бросил в землю зерно. Так началась эпоха завоевания человеком своей планеты. Но что побудило первобытного человека заняться земледелием, а затем и скотоводством? Прежде всего то, что на заре своего развития жители Северного полушария уничтожили почти всех копытных животных, используя их в качестве пищи (один из примеров - мамонты в Сибири). Недостаток пищевых ресурсов привел к тому, что большинство особей тогдашней человеческой популяции вымерли. Это был один из первых природных кризисов, обрушившихся на людей. Следует подчеркнуть, что истребление тех или иных крупных млекопитающих могло быть не поголовным. Резкое снижение численности в результате охоты ведет к расчленению ареала вида на отдельные островки. Судьба малых изолированных популяций плачевна: если вид не в состоянии быстро восстановить целостность ареала, происходит неизбежное его вымирание из-за эпизоотий или нехватки особей одного пола при переизбытке другого. Первые кризисы (не только недостаток пищи) заставили наших предков искать пути сохранения численности своей популяции. Постепенно человек стал на путь прогресса (а как же иначе?). Началась эпоха великого противостояния человека и природы. Человек все больше и больше отдалялся от естественного природного цикла, в основе которого лежит замещенность природных частей и безотходность природных процессов. Со временем противостояние оказалось настолько серьезным, что возврат к естественной природной среде для человека стал уже невозможен. Во второй половине XX в. человечество оказалось перед лицом экологического кризиса. Теоретик современной экологии Н.Ф. Реймерс определил экологический кризис как напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и природой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил и производственных отношений в человеческом обществе ресурсно-экологическим возможностям биосферы. Одна из характеристик экологического кризиса - увеличение влияния измененной людьми природы на общественное развитие. В отличие от катастрофы кризис - обратимое состояние, в котором человек выступает активно действующей стороной. Другими словами, экологический кризис
- нарушение равновесия между природными условиями и воздействием человека на окружающую природную среду. Иногда под экологическим кризисом подразумевается ситуация, возникшая в природных экосистемах под воздействием стихийных естественных явлений (наводнение, извержение вулканов, засуха, ураган и др.) или в результате антропогенных факторов (загрязнение окружающей среды, вырубка лесов). Использование термина «экологический кризис» для обозначения экологических проблем учитывает тот факт, что человек является частью экосистемы, которая видоизменяется в результате его деятельности (прежде всего производственной). Природные и общественные явления представляют собой единое целое, и их взаимодействие выражается в разрушении экосистемы. Сейчас уже очевидно для всех, что экологический кризис - понятие глобальное и общечеловеческое, касающееся каждого из живущих на Земле людей. Что конкретно может указывать на приближающуюся экологическую катастрофу? Вот далеко не полный список негативных явлений, свидетельствующих об общем неблагополучии: зависит от трех факторов: численности населения, среднего уровня потребления и широкого применения различных технологий. Снизить степень ущерба, наносимого окружающей среде обществом потребителей, можно, изменив сельскохозяйственные модели, транспортные системы, методы городского планирования, интенсивность потребления энергоресурсов, пересмотрев промышленные технологии и т.п. К тому же при изменении технологий может быть снижен уровень материальных запросов. И это постепенно происходит вследствие удорожания жизни, что напрямую связано с экологическими проблемами. Отдельно следует отметить кризисные явления, происходящие в результате участившихся в последнее время локальных военных действий. Примером экологической катастрофы, вызванной межгосударственным конфликтом, стали события, которые происходили на территории Кувейта и близлежащих стран на побережье Персидского залива после операции «Буря в пустыне» в начале 1991 г. Отступая из Кувейта, иракские оккупанты подорвали свыше 500 нефтяных буровых скважин. Значительная их часть горела на протяжении шести месяцев, отравляя вредными газами и сажей большую территорию. Из буровых скважин, которые не воспламенились, нефть била фонтаном, образовывая большие озера, и стекала в Персидский залив. Сюда же вылилось большое количество нефти из подорванных терминалов и танкеров. В результате нефтью было покрыто около 1554 км 2 поверхности моря, 450 км береговой полосы. Погибло большинство птиц, морских черепах, дюгоней и других животных. В огненных факелах ежесуточно сгорало 7,3 млн л нефти, что равно объему нефти, ежедневно импортируемому США. Тучи сажи от пожаров поднимались на высоту до 3 км и разносились ветрами далеко за границы Кувейта: черные дожди выпадали в Саудовской Аравии и Иране, черный снег - в Индии (за 2000 км от Кувейта). Загрязнение нефтяной сажей воздуха сказалось на здоровье людей, так как сажа содержит много канцерогенов. Эксперты установили, что эта катастрофа вызвала следующие негативные последствия: Суть экологической угрозы заключается в том, что всевозрастающее давление на биосферу антропогенных факторов может привести к полному разрыву естественных циклов воспроизводства биологических ресурсов, самоочищения почвы, вод, атмосферы. Это вызовет резкое и стремительное ухудшение экологической обстановки, что может повлечь за собой гибель населения планеты. Уже сейчас экологи предупреждают о нарастании парникового эффекта, расползании озоновых дыр, выпадении все большего количества кислотных осадков и т.д. Перечисленные отрицательные тенденции в развитии биосферы постепенно приобретают глобальный характер и представляют угрозу для будущего человечества. Поиск причин деградации природной среды и решение экологических проблем, возникших хотя и не в последнее время, начались довольно поздно в истории человеческого общества. Однако, как показывает жизнь, исследование экологического равновесия уменьшает возможности его восстановления и вложение капитала приносит большую прибыль. Они не появлялись как экономические проблемы, пока не угрожали самому способу организации производственного процесса, организации, которая базируется и не может осуществляться без все большей эксплуатации двух источников богатства: земли и трудящегося. К тому же ответы, которые даются на вопрос, почему возникают экологические нарушения, часто различны и неполны, а некоторые из них носят классовый характер, и их вообще нельзя считать научными. Например, центральная проблема, из-за которой специфические трудности природной среды являются только симптомами состоит в том, что человечество систематически уменьшает возможности природной среды, губит то, чем оно располагает. Однако, такой ответ не полный, т.к. не раскрывает социально-экономических отношений, в которых осуществляется производство, особенности технологий, приводящих к экологическим нарушениям, ибо деградация природной среды возникает не только как последствие «освоения» природы с развитием производительных сил, но и при использовании этих производительных сил на производстве в рамках определенных социально-экологических отношений. Производство, с самого начала руководствуясь только прибылью, показывало свое деструктивное отношение к природной среде. Сегодня нарушение экологического равновесия выражается во многих формах. Можно сказать, что существует единое мнение о том, что основными формами являются: нерациональная эксплуатация невозобновляемых природных ресурсов (источников сырья и энергии), сопровождаемая опасностью быстро исчерпаться; загрязнение биосферы вредными отходами; большая концентрация хозяйственных объектов и урбанизация, оскудение природных пейзажей и сокращение свободных территорий для отдыха и лечения. Основными причинами этих форм выражения экологического кризиса являются быстрый экономический рост и форсированная индустриализация, приводящая к урбанизации. Быстрый экономический рост, основанный на развитии производительных сил, обеспечивает и их дальнейшее развитие, улучшение условий труда, уменьшение бедности и увеличение общественного богатства, подъем культурного и материального богатства общества и увеличение средней продолжительности жизни. Но в то же время следствием ускоренного экономического роста является деградация природы, т.е. нарушением экологического равновесия. С ускорением хозяйственного развития убыстряется экономическое освоение природы, интенсифицируется использование природных материалов и всех ресурсов. С экспоненциальным ростом производства растут и все производственные ресурсы, растет использование капитала, растрата сырья и энергии и твердых веществ и отходов, которые все более интенсивно загрязняют окружающую среду так, что загрязнение природы происходит по экспоненциальной кривой. Последствия урбанизированного экономического роста для природной среды бывают многоплановые, прежде всего более интенсивное использование природных ресурсов, в первую очередь невосполнимых, ставит нас перед опасностью их полной выработки. В то же время с ростом эксплуатации природных ресурсов увеличивается количество отходов, вносимых в природу. Огромные растраты сырья и энергии, сопровождающие индустриальное развитие, направляют современную технологию н быстрый поиск природных ресурсов. А производство вторичных продуктов увеличивает массу и число новых веществ, которых нет в природе и которые не имеют природных ассимиляторах, таким образом, в экосфере появляется все больше материалов, ей не присущих и которые она не может переработать или употребить в своих жизненных процессах. Можно свободно согласиться с тем, что специфичность современной экологической ситуации вытекает как из увеличивающегося воздействия человека на природу, так и из качественных изменений, вызываемых количественным ростом производительных сил в мире. И первый и второй моменты опираются на современный научно-технический прогресс, господствующую технику производства, которые преимущественно создаются развитыми капиталистическими странами. Развитие техники и технологии прежде всего ориентировано на одностороннюю эксплуатацию природных источников, а не на их обновление и расширенное воспроизводство, это ведет к ускоренной выработке редких невозобновляемых ресурсов. Новая техника вносит в свою очередь такие изменения в природную среду, которые не приспособлены эволюционно к господствующим в ней условиям, идет ли речь о новых процессах и реакциях, или о массовом производстве за короткий срок. Эти относительно стремительные перемены отличаются от ритма природных процессов, где мутации происходят в довольно большие временные промежутки. Это несоответствие между эволюционным ходом природных макропроцессов и изменениями в результате деятельности людей в отдельных компонентах природной системы создает значительные нарушения в природной среде и является одним из факторов настоящего экологического кризиса в мире. Деградация природной среды и вытекающие из нее экологические нарушения не являются продуктом только технологического развития и выражением временных и случайных нарушений. Напротив, деградация природной среды представляет собой показатель глубочайшей индустриальной цивилизации и сверхинтенсивного способа производства. Поскольку индустриальная система капитализма сильно увеличивает возможности производства и власть над природной, то она содержит и семена систематического распыления человеческих и природных сил. Экономическая экспансия производственного потенциала, где рационально только то, что она приносит прибыль (власть, деньги и возможности), достигается ценой распыления природных источников и амбиента… Производство, основанное на трех китах: прибыль, возможность, престиж, - на искусственном стимулировании потребностей, искусственном изнашивании и ускоренной замене продуктов производства, становится одной из основных причин нарушения природы. Поэтому защита природной среды от деградации, точнее защита природной среды, а улучшение в современном обществе не могут происходить в антигуманных отношениях, основанных на слепой погоне за прибылью. В экономике, ставящей своей целью максимальное увеличение прибыли, существует комбинация факторов: природных источников (воздух, вода, минералы, которые были до сих пор бесплатными и для которых не существовало замены); средств производства, представляющих недвижимый капитал (которые изнашиваются и которые нужно заменять более мощными и эффективными), и рабочей силы (которая также должна воспроизводиться). Борьба за достижение цели определяющим образом влияет не только на способ, по которому происходит комбинация этих факторов, но и на относительное значение, которое придается каждому из этих факторов. Если в комбинации этих факторов предприятие единственно заинтересовано в производстве максимума товарной стоимости при минимальных затратах, выраженных в деньгах (монетарно), то оно и стремится обеспечить наибольшее функционирование редких и дорогих машин, а что касается физического и психического здоровья рабочих, то их можно часто менять, и это недорого стоит. Также предприятие стремится уменьшить свои расходы и делает это главным образом за счет экологического равновесия, потому что уничтожение экологического равновесия не ложится на них грузом. Логика предприятия - произвести то, что можно дорого продать, даже если ценные (полезные) вещи можно производить при меньших расходах(затратах). Цель занятия -
изучить основные причины возникновения экологических кризисов и пути выхода из них. Понятие «экологического кризиса» впервые вошло в употребление в 70-х годах ХХ века в развитых капиталистических странах, переживающих в то время обострение противоречий между ростом производительных сил и охраной окружающей среды. Экологический кризис -
это стадия взаимодействия между обществом и природой, на которой до придела обостряются отношения между экономикой и экологией, экономические интересы общества в потреблении и использовании природной среды и экологическими требованиями обеспечения охраны окружающей природной среды. Нарушение равновесия, проявляется в деградации окружающей природной среды - с одной стороны и неспособности государственных управляющих структур выйти из создавшегося состояния и восстановить равновесие общества и природы с другой стороны. В более широком смысле экологический кризис понимается как фазы развития биосферы, на которых происходит качественное обновление живого вещества (вымирание одних видов и возникновение других). Деградация окружающей среды
- это разрушение или существенное нарушение экологических связей в природе, обеспечивающих обмен веществ и энергии внутри природы, между природой и человеком, вызванное деятельностью человека, проводимой без учета законов развития природы. Среди причин истощения, загрязнения и разрушения природной среды, исходящей от антропогенной деятельности человека можно выделить объективные и субъективные.
К объективным можно отнести:
1. Предельные способности самой природы к самоочищению и саморегуляции; 2. Физическая ограниченность земельной территории в рамках одной планеты; 3. Безотходность производства в природе и отходностьчеловеческого производства; 4. Познание и использование человеком законов развития природы в процессе ее использования и накопления опыта. К субъективным причинам относятся:
1. Недостатки организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды; 2. Недостаточное развитие экологического воспитания и образования. Экологический кризис рассматривается как обратимое состояние, в котором человек выступает активно действующей стороной, следовательно, путями решения экологического кризиса могут быть: экологизация технологий, экономизация производства, административно-правовое воздействие, экологическое просвещение, международно-правовая охрана. От экологического кризиса следует отличать экологические нарушения, бедствия и катастрофы. Нарушение
- это воздействия, которые влияют на состав и структуру сообщества. Они классифицируются по степени их воздействия на изменения условий среды как кратковременные и устойчивые. Нарушения в экологическом аспекте
-
это препятствие правильному осуществлению какого-либо процесса происходящего в природе. Кратковременные
нарушения это нарушения, которые повторяются во времени и пространстве на фоне устойчивых норм (разовые выбросы с предприятий). Устойчивые
нарушения связаны с более или менее внезапной переменой условий и последующим сохранением нового состояния. Все нарушения характеризуются масштабностью изменений всей живой системы в сообществе. Экологическим бедствием
называется состояния в жизни популяции, которые вызывают изменения и эволюционный отбор. В результате бедствий приобретаются новые свойства в популяции и при повторении такого бедствия, организм реагирует не так сильно или вообще не пострадает. Экологической катастрофой
называют такое нарушение, которое редко встречается и популяция не сохраняет о нем «генетическую память», к тому времени, когда оно повторяется. Катастрофы приводят к большим эволюционным перестройкам, которые могут являться прогрессивными для природы, т.е. адаптация системы к новым условиям. Для живых организмов сначала наблюдается снижение разнообразия жизненных форм, а затем к взрыву формообразования. Человек влияя на среду прямо или косвенно может вызвать природно-антропогенную катастрофу (ядерная зима). Экологическая катастрофа (ЭК) -
это необратимое явление, человек тут вынужденно пассивная, страдающая сторона, он не может изменить ситуацию; в более широком эволюционном понимании ЭК - фазы развития биосферы, на которых происходит качественное обновление живого вещества (относительно быстрое вымирание одних видов и возникновение других). В предистории и истории человечества выделяют несколько экологических кризисов. 1. Доантропогенный экологический кризис аридизации
(сухой) был около 3 млн. лет назад. Связан с изменением среды обитания и возникновением непосредственно предков человека. 2. Кризис обеднения ресурсов промысла и собирания
(связан с обеднением доступных для человека ресурсов, произошел 35-50 тыс. лет назад). Кризисное состояние между человеком и природой вызывает ответную реакцию человечества - это состояние называется экологической революцией
. Во время второго кризиса произошла первая биотехническая революция, она охватила все стороны хозяйственной деятельности человека. 3. Первый антропогенный экологический кризис консументов и перепромысла
(10-35 тыс. лет назад). Связан с массовым уничтожением крупных промысловых животных. Характеризуется первой сельскохозяйственной революцией и переходом к производящему хозяйству (примитивное орошаемое земледелие и скотоводство). Длительная эпоха антропогенного периода связана с общим похолоданием климата Земли и общим материковым оледенением. 4. Кризис примитивного земледелия
(2 тыс. лет назад). Характеризуется второй сельскохозяйственной революцией. В связи с засолением почв и деградацией примитивного земледелия. Привело к развитию неполивного земледелия. 5. Второй антропогенный экологический кризис «кризис продуцентов».
Характеризуется истощением растительных ресурсов, широкому применению минеральных ресурсов и промышленной революцией. 6. Современный экологический кризис «кризис редуцентов»
. Характеризуется опасным загрязнением биосферы и нехваткой минеральных ресурсов, резким нарушением экологического равновесия. Экологическое равновесие
- это баланс естественных природных процессов (или измененных человеком компонентов) приводящих к длительному существованию экосистемы. Редуценты не успевают перерабатывать антропогенные загрязнения, в результате чего не происходит очищение биосферы. Загрязнение окружающей среды
- это любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии и информации, с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы. Разнообразные виды вмешательства человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим категориям загрязнений: ингредиентное
(химическое), параметрическое
(физическое), биоценотическое
, стациально-деструкционное
. Загрязнение компонентов окружающей среды подразделяется на естественное (природное) и искусственное (антропогенное). Наиболее опасным является антропогенное загрязнение. Источниками загрязнения воздуха, воды, почвы выступают промышленные и сельскохозяйственные предприятия, транспорт и другие виды деятельности. Загрязняющие вещества, поступающие в окружающую среду могут быть твердыми, жидкими, газообразными и оказывать вредное воздействие непосредственно, после химических превращений, либо совместно с другими веществами. Наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются различные вещества появляющиеся в результате функционирования промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Загрязняющие вещества, поступая в природные воды, вызывают изменение физических свойств воды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава воды; появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне; сокращение в воде количества растворенного кислорода; появление бактерий, в том числе и болезнетворных. Почва по своему положению и свойствам является конечным местом сосредоточения всех природных и антропогенных загрязнений. Поскольку почва малоподвижная среда, вещества медленно выводятся и быстро накапливаются в ней. Загрязняющие вещества попадают в воду и почву несколькими путями: миграция химических загрязнений из атмосферы; поступление загрязняющих веществ в водоемы с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками; поверхностный сток (дождевые, талые воды). Некоторые вещества (пестициды и удобрения) накапливаются в почве в результате непосредственного внесения их человеком (прил. 4.). При современном глобальном экологическом кризисе загрязнения и угрозе нехватки минеральных ресурсов могут наступить два других экологических кризиса, которые в настоящее время можно охарактеризовать как напряжения: 1. Глобальный термодинамический или «тепловой» кризис
. Энергетическая революция. 2. Глобальный кризис (напряжение) надежности экологических систем
. Революция экологического планирования. С появлением человека частные нарушения равновесия в биосфере приобрели качественно иной характер и совершенно иной темп. По мнению Т.А. Акимовой и В.В. Хаскина, человечество находилось в нишах первобытных собирателей и рыболовов с минимальным биологическим энергопотреблением 200 тыс. лет, в нишах примитивного земледелия, скотоводства и охоты с энергопотреблением в 2 раза большим - 10 тыс. лет, в нише традиционного земледелия с рабочим скотом при пятикратном потреблении энергии- 1000 лет. Это ускорение смены качественных этаповпрогресса и ускорение роста энергетики относятся к главным причинам экологического кризиса. Экологические кризисы случались и раньше. Однако по отношению к большинству из них речь идет не столько о глобальных изменениях экологии биоты, сколько об этапах смены региональных экологических ниш человека. Наиболее важны из них кризисы древнего собирательства и промысла, обусловившие переход к производственному хозяйству, и кризис продуцентов (автотрофных организмов, в основном зеленых растений, образующих первичную продукцию органических веществ), т.е. исчерпание наиболее доступных ресурсов древесины для топлива и строительства, а также достижение пределов продуктивности домашнего сельского хозяйства. Эти обстоятельства стали одним из стимулов промышленной революции и развития индустриальной цивилизации, приведшей к современному кризису. И каждый из этих этапов сопровождался существенным расширением экологической ниши человечества. Современный экологический кризис назван кризисом редуцентов (редуценты - гетеротрофные организмы (бактерии и грибы), конечные деструкторы, завершающие распад органических соединений до простых неорганических веществ - воды, диоксида углерода, сероводорода и солей) потому, что вся совокупность редуцентов биосферы уже не справляется с деструкцией колоссальной массы антропогенных загрязнений среды. Это сочетается с дефицитом и угрозой исчерпания многих минеральных ресурсов. Экологический кризис, начавшийся в XX в., в отличие от предыдущих, приобрел глобальный характер и развивается достаточно быстро по историческим масштабам. Человек, по мнению Д. Марковича, все более нарушает основной экологический принцип, т.е. он производит то, чего нет в природе и что может быть опасным для других живых существ. Человечество, активно потребляя возобновляемые и невозобновляемые ресурсы, производит все большие объемы количественных и качественных загрязнителей. Количественные загрязнители - вещества, которые человек не создает, они существуют в природе, но человек освобождает большие количества их, и это проводит к нарушению экологического равновесия. Качественные загрязнители - вещества, производимые человеком, синтетические вещества, против которых, человеческий организм плохо защищен. Увеличение объема загрязнителей в биосфере привело к нарушению экологического равновесия. Нарушение экологического равновесия в современном мире приняло такие размеры, что произошло нарушение равновесия между природными экосистемами, необходимыми для жизни человека, и промышленными и демографическими потребностями человека. Масштабы современной деятельности человечества не имеют аналогов в истории планеты. За 80 лет (с начала XX в.) из недр Земли было извлечено полезных ископаемых больше, чем за всю историю цивилизации, начиная с палеолита. Более половины добытой за эти годы железной руды, свыше 2 /з нефти, природного газа, калийных солей, фосфоритов, 3 А
бокситов взято из Земли за 20 лет (с 1960 по 1980 г.). В один год добыча горных пород из недр планеты достигает 100 млрд т, т.е. люди «соперничают» с вулканическими процессами. Тем самым подтвердился тезис В.И. Вернадского о превращении человечества в геологическую силу. Так, распахивая почву, человек ежегодно перемещает массу земли (объем 4 тыс. кв. км), примерно в 3 раза превосходящую массу всех вулканических продуктов, поднимающихся из недр планеты за тот же срок, и в 200 раз больше, чем сносится в моря и океаны текущими водами. Он забирает на хозяйственно-бытовые нужды 13% мирового речного стока (3,8 тыс. куб. км); сжигает 13,2 млрд т условного топлива, потребляя при этом 22 млрд т атмосферного кислорода (данные 1993 г.); выплавляет 2,5 млрд т различных металлов, производит более 60 млн т неизвестных в природе синтетических материалов; рассевает на полях свыше 500 млн т различных пестицидов, из которых V 3 смывается дождями в водоемы и задерживается в атмосфере. Техногенные поступления в окружающую среду широко используемых в производстве и быту химических соединений нередко в десятки раз превышают их естественное поступление при извержениях вулканов и выветривании горных пород. Так, загрязнение морей нефтепродуктами (более 10 млн т в год) значительно превышает поступление нефти в гидросферу через естественные разломы и трещины в литосфере. В настоящее время площадь освоенных человеком земель достигла 60% суши. Застроенные земли занимают сейчас около 300 млн га. Человек сегодня способен регулировать гидрологические режимы на значительных территориях. Он может существенно, хотя пока и локально, поменять климат, ландшафты и зеленый покров планеты. Люди располагают энергией 10 10 кВт. Эта энергия достаточна для заметного влияния на процессы, развивающиеся на поверхности Земли, в атмосфере и в океане. По мнению Ю.Л. Хотунцева, за 50 лет с начала НТР нет никаких признаков замедления технического прогресса. Общество перешло в новое состояние, характеризующееся возрастанием скорости появления научных открытий, создания новых технологий и невиданными темпами развития производительных сил. Никогда еще цивилизация не обеспечивала человечество таким количеством благ, как это происходит на рубеже тысячелетий. С 1950 по 1990 г. мировое общественное производство возросло в 7 раз, а производство зерновых - примерно в 2,5 раза, численность же населения увеличилась только в 2 раза. Начиная с 70-х гг. XX в. произошли значительные изменения в социальной сфере. Возросла средняя продолжительность жизни в большинстве стран мира, увеличилась средняя калорийность питания, рекордным за всю историю мировой цивилизации является количество различных услуг, оказываемых населению. Однако ресурсы Земли используются неравномерно. В странах «большой семерки» (США, Великобритания, Япония, Франция, ФРГ, Италия, Канада) живет 15% населения планеты, а используется 53% энергии, 33% удобрений, 79% деловой древесины, создается 81% наиболее опасных отходов и 90% хлорфторуглеродов, разрушающих озоновый слой. Но не только страны «большой семерки» причастны к усугублению глобальных проблем человечества. Другие государства Европы, Россия, страны «третьего» мира вносят свой «вклад» в обострение таких глобальных проблем человечества, как демографические, энергетические, влияние транспорта на окружающую среду, загрязнение атмосферы и гидросферы, уничтожение лесов и почвенных покровов и т.д. Загрязнение природной среды выражается в смоге, мертвых озерах и реках, воде, не годной для употребления, вымирании биологических видов, создании антропогенных ландшафтов. Это симптомы деградации экосистем, очевидные для любого человека. Рефлексия по поводу последствий технического прогресса началась во второй половине XIX в. (Дж. П. Марш, К. Леонтьев и др.). Позднее, по мере накопления научных знаний, многие ученые пытались понять причины разрушения как отдельных экосистем, так и глобального экологического кризиса. А. Тойнби видел в обезбоживании природы ведущую линию христианства и западной цивилизации. Вместе с исчезновением благочестивого почитания природы устраняются последние препоны на пути человеческой алчности. Становление монотеистических религий радикально изменяет отношение человека к природе, которая начинает рассматриваться как лишенный святости сырой материал. «Если я прав в своем диагнозе, - писал А. Тойнби, - то лекарство, нужное современному человечеству, это возврат от монотеистического мировоззрения к пантеистическому, более древнему и некогда повсюду распространенному... Конфуцианство и синто выступают за гармоничное сотрудничество. Даосизм выступает за то, чтобы природа шла своим путем, не нарушаемым неуместным и неуклюжим человеческим вмешательством. Мировоззрения, которые вытекают из этих более мудрых и менее агрессивных религиозных и философских традиций, подают нам сегодня надежду на спасение человечества. Повеление «покорять», которое современный человек принял как руководство к действию, без всякого сомнения, аморально, невыполнимо и гибельно». Другой западный автор, Линн Уайт, считает, что установки христианского религиозного сознания привели к формированию специфического отношения человека к природе, где человек выступает в роли хозяина природы, а природа - лишь в качестве кладовой ресурсов. Л. Уайт пишет, что христианство, особенно в своей западной форме, - наиболее антропоцентрическая из всех мировых религий. Отношение человека к природе определяется во многом тем, что он, как и Бог, трансцендентен по отношению к миру. Полностью и непримиримо противостоя древнему язычеству и азиатским религиям, за исключением, возможно, зороастризма, христианство не только установило дуализм человека и природы, но и настояло на том, что воля Божия именно такова, чтобы человек эксплуатировал природу ради своих целей. Разрушив языческий анимизм, христианство открыло психологическую возможность эксплуатировать природу в духе безразличия к самочувствию естественных объектов. Итак, именно действенно-практически ценностные ориентации христианства привели к формированию специфической идеологии покорения природы и экологическому кризису. В отечественной научной литературе больше принято говорить об индустриализации, техническом прогрессе как главной причине глобального экологического кризиса. Это вроде бы и правильно, но не вся «правда». Причины рассматриваемого явления гораздо сложнее. Экологические кризисы по характеру протекания можно разделить на две группы. 1. Кризисы, носящие взрывной, внезапный характер. Типичными являются промышленные катастрофы в Чернобыле, Бхопале (Индия), в Уфе. Данные кризисы можно предсказать, но, как правило, точное время их возникновения неизвестно. 2. Кризисы «ползучие», медленные по характеру течения. Они могут протекать десятилетиями, прежде чем количественные изменения перейдут в качественные. Характерными примерами являются Аральский кризис, экокатастрофа в США в 30-е гг. XX в. (неправильная обработка почвы привела к эрозии и пылевым бурям, уничтожившим плодородный слой на десятках миллионов гектаров), аридизация (опустынивание), обезлесивание и т.д. Для понимания причин глобального экологического кризиса важен принцип Ле Шателье. Данный принцип характеризует устойчивость системы и выражается в том, что скорость поглощения углерода биотой (при малых относительных возмущениях окружающей среды) пропорциональна приросту концентрации углерода в окружающей среде. В течение XIX в. биота (под биотой следует понимать такие естественные сообщества организмов фауны и флоры, которые способны подчиняться принципу Ле Шателье и компенсировать все возникающие возмущения окружающей среды. Домашние животные и растения, культивируемые человеком, а также приусадебные участки, сады и парки, которые не обладают внутренней устойчивостью, не должны включаться в понятие биоты) суши подчинялась принципу Ле Шателье, т.е. была слабо возмущена человеком. В XX в. биота суши, по мнению Г.И. Марчука, перестала поглощать избыток углерода из атмосферы. Это означает, что структура естественной биоты оказалась нарушенной в глобальных масштабах. В доиндустриальную эпоху общая антропогенная доля потребления продукции биосферы не превышала 1%. Сейчас потребляется намного больше. Биосфера может выдержать не более 10%. Однако биота океана продолжает подчиняться принципу Ле Шателье. Это сдерживает парниковый эффект. Тем не менее антропогенная деятельность создает четыре категории угроз, связанных с изменениями в окружающей среде: 1. Непосредственные угрозы существованию человека (голод, болезни, радиация и др.). 2. Угрозы территориям (опустынивание, подъем уровня океана, трансграничный перенос загрязнений, изъятие стока рек). 3. Угрозы системам жизнеобеспечения (сельскому и рыбному хозяйству, ресурсам пресной воды, лесам и др.). 4. Угрозы экономическому развитию (дефицит природных ресурсов, нестабильность финансовой системы и рынков и др.). Все эти «угрозы» привели к генетическим и социальным последствиям экологического кризиса. Экологический
кризис - особый тип экологической
ситуации, когда среда обитания одного
из видов или популяции изменяется так,
что ставит под сомнение его дальнейшее
выживание. Основные причины кризиса: Биотические:
качество окружающей среды деградирует
по сравнению с потребностями вида после
изменения абиотических экологических
факторов (например, увеличение температуры
или уменьшение количества дождей). Биотические:
окружающая среда становится сложной
для выживания вида (или популяции) из-за
увеличенного давления со стороны
хищников или из-за перенаселения. Под
экологическим кризисом в настоящее
время понимают критическое состояние
окружающей среды, вызванное деятельностью
человечества и характеризующееся
несоответствием развития производительных
сил и производственных – отношений в
человеческом обществе ресурсно-экологическим
возможностям биосферы. Понятие
глобального экологического кризиса
сформировалось в 60 – 70 годы ХХ века. Революционные
изменения в биосферных процессах,
которые начались в XX веке, привели к
бурному развитию энергетики, машиностроения,
химии, транспорта, 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. Кризис
может быть глобальным и локальным. Становление
и развитие человеческого общества
сопровождались локальными и региональными
экологическими кризисами антропогенного
происхождения. Можно сказать, что шаги
человечества вперед по пути
научно-технического прогресса неотступно,
как тень, сопровождали негативные
моменты, резкое обострение которых
приводило к экологическим кризисам. Но
ранее имели место локальные и региональные
кризисы, поскольку само воздействие
человека на природу носило преимущественно
локальный и региональный характер, и
никогда не было столь значительным, как
в современную эпоху. Бороться
с глобальным экологическим кризисом
гораздо труднее, чем с локальным. Решение
этой проблемы можно достигнуть только
минимизацией загрязнений, произведенных
человечеством, до уровня, с которым
экосистемы будут в состоянии справиться
самостоятельно. В
настоящее время глобальный экологический
кризис включает четыре основных
компонента: кислотные дожди, парниковый
эффект, загрязнение планеты
суперэкотоксикантами и так называемые
озоновые дыры. Сейчас
уже очевидно для всех, что экологический
кризис - понятие общеглобальное и
общечеловеческое, касающееся каждого
из населяющих Землю людей. Последовательное
решение насущных экологических проблем
должно привести к снижению негативного
воздействия общества на отдельные
экосистемы и природу в целом, включая
человека. Свидетелями
первых великих кризисов - возможно,
самых катастрофических - были только
микроскопические бактерии, единственные
обитатели океанов в первые два миллиарда
лет существования нашей планеты. Одни
микробные биоты погибали, другие -
более совершенные - разви-вались из их
остатков. Около 650 миллионов лет назад
в океане впервые зародился комплекс
крупных многоклеточных организмов -
Эдиакарская фауна. Это были странные
мягкотелые существа, непохожие ни на
кого из современных обитателей моря.
570 миллионов лет назад, на рубеже
протерозойской и палеозойской эр, эта
фауна была сметена очередным великим
кризисом. Вскоре
сформировалась новая фауна - кембрийская,
в которой впервые основную роль стали
играть животные с твердым минеральным
скелетом. Появились первые рифостроящие
животные - загадочные археоциаты. После
короткого расцвета археоциаты бесследно
исчезли. Только в следующем, ордовикском
периоде начали появляться новые
рифостроители - первые настоящие
кораллы и мшанки. Еще
один великий кризис наступил в конце
ордовика; затем еще два подряд - в
позднем девоне. Каждый раз при этом
вымирали самые характерные, массовые,
господствующие представители подводного
мира, в том числе рифостроители. Крупнейшая
катастрофа произошла в конце пермского
периода, на рубеже палеозойской и
мезозойской эр. На суше тогда произошли
сравнительно небольшие перемены, но в
океане погибло почти все живое. Всю
следующую - раннетриасовую - эпоху
моря оставались практически безжизненными.
В раннетриасовых отложениях до сих пор
не обнаружено ни одного коралла, а такие
важные группы морских обитателей, как
морские ежи, мшанки и морские лилии
представлены мелкими единичными
находками. Только
в середине триасового периода подводный
мир начал понемногу восстанавливаться. Экологические
кризисы случались как до появления
человечества, так и во время его
существования. Первобытные
люди жили племенами, занимались
собирательством плодов, ягод, орехов,
семян и другой растительной пищи. С
изобретением орудий труда и оружия они
стали охотниками и начали употреблять
мясную пищу. Можно считать, что это был
первый в истории планеты экологический
кризис, поскольку началось антропогенное
воздействие на природу - вмешательство
человека в естественные трофические
цепи. Иногда его называют кризисом
консументов. Однако биосфера выдержала:
людей было еще мало, а освободившиеся
экологические ниши заняли другие виды. Следующим
шагом антропогенного воздействия было
одомашнивание некоторых видов животных
и выделение пастушеских племен. Это
было первое историческое разделение
труда, которое давало людям возможность
более стабильно, по сравнению с охотой,
обеспечивать себя пищей. Но одновременно
преодоление этой ступени эволюции
человека было и следующим экологическим
кризисом, поскольку одомашненные
животные вырывались из трофических
цепей, их специально охраняли, чтобы
они давали больший, чем в естественных
условиях, приплод. Около
15 тыс. лет назад возникло земледелие,
люди перешли к оседлому образу жизни,
появились собственность и государство.
Очень быстро люди сообразили, что
наиболее удобным способом очистки
земель от леса для распашки было выжигание
деревьев и прочей растительности. К
тому же зола является хорошим удобрением.
Начался интенсивный процесс обезлесения
планеты, который продолжается и поныне.
Это был уже более крупный экологический
кризис - кризис продуцентов. Стабильность
обеспечения людей пищей возросла, что
позволило человеку преодолеть действие
ряда лимитирующих факторов и выиграть
в конкурентной борьбе с другими видами. Примерно
в III веке до н.э. в древнем Риме возникло
поливное земледелие, изменившее
гидробаланс естественных водных
источников. Это был очередной экологический
кризис. Но биосфера снова выстояла:
людей на Земле все же было сравнительно
мало, а площадь поверхности суши и число
пресноводных источников было еще
довольно велико. В
ХVII в. началась промышленная революция,
появились машины и механизмы, которые
облегчили физический труд человека,
однако это привело к быстро возрастающему
загрязнению биосферы отходами
производства. Однако биосфера все еще
имела достаточный потенциал (его называют
ассимиляционным), чтобы противостоять
антропогенным воздействиям. Но
вот пришел ХХ век, символом которого
стала НТР (научно-техническая революция);
вместе с этой революцией ушедший век
принес и небывалый ранее глобальный
экологический кризис. Экологический
кризис ХХ в. характеризует колоссальный
масштаб антропогенного воздействия на
природу, при котором ассимиляционного
потенциала биосферы уже не хватает для
его преодоления. Нынешние экологические
проблемы имеют не национальное, а
планетарное значение. Во
второй половине ХХ в. человечество,
которое до сих пор воспринимало природу
только как источник ресурсов для своей
хозяйственной деятельности, постепенно
начало осознавать, что дальше так
продолжаться не может и надо что-то
предпринимать для сохранения биосферы.Причины экологического кризиса:
Формы проявления экологического кризиса:
Пути преодоления экологического кризиса:
Причины экологического кризиса
Причины и основные тенденции экологического кризиса
История антропогенных экологических кризисов