АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Содержание

Введение                                                                                                                      3

1.Виды, источники, уровни антропогенных  факторов                                            4

2. Влияние загрязнения окружающей  среды на среду обитания и 

ее компоненты              7

2.1 Атмосфера                                                                                                              7

2.2 Гидросфера                                                                                                           13

2.3 Охрана литосферы                                                                                               20

3. Шумовое загрязнение города                                                                               22

Заключение                                                                                                                 24

Список использованной литературы                                        25

Введение

Экологические проблемы городов, главным образом, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших  территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень  далеких от состояния экологического равновесия. Темпы роста населения  мира в 1.5-2.0 раза ниже роста городского населения, к которому сегодня относится 40% людей планеты. Социально-экономическая  обстановка привела к неуправляемости  процесса урбанизации во многих странах. Процент городского населения в  отдельных странах равен: Аргентина - 83, Уругвай - 82, Австралия - 75, США - 80, Япония - 76, Германия - 90, Швеция - 83. Помимо крупных  городов-миллионеров быстро растут городские агломерации или слившиеся  города. Таковы Вашингтон- Бостон и  Лос-Анджелес, Сан-Франциско в США; города Рура в Германии; Москва, Донбасс  и Кузбасс в СНГ. Круговорот вещества и энергии в городах значительно  превосходит таковой в сельской местности. Средняя плотность естественного  потока энергии Земли - 180 Вт/м2, доля антропогенной энергии в нем - 0.1 Вт/м2. В городах она возрастает до 30-40 и даже до 150 Вт/м2 (Манхэттен). Над крупными городами атмосфера  содержит в 10 раз больше аэрозолей  и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный  транспорт. Более активная конденсация  влаги приводит к увеличению осадков  на 5-10%. Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.

При малой подвижности  воздуха тепловые аномалии над городом  охватывают слои атмосферы в 250-400 м, а контрасты температуры могут  достигать 5- 6 С. С ними связаны температурные  инверсии, приводящие к повышенному  загрязнению, туманам и смогу.

Города потребляют в 10 и  более раз больше воды в расчете  на 1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает  катастрофических размеров. Объемы сточных  вод достигают 1м2 в сутки на одного человека.

Поэтому практически все  крупные города испытывают дефицит  водных ресурсов и многие из них  получают воду из удаленных источников. Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а кроме того загрязнены на значительную глубину.

Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских  территорий. На больших площадях, под  магистралями и кварталами, он физически  уничтожается, а в зонах рекреаций - парки, скверы, дворы - сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается  тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии.

Растительный покров городов  обычно практически полностью представлен  “культурными насаждениями” - парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоценозов  не соответствует зональным и  региональным типам естественной растительности.

Поэтому развитие зеленых  насаждений городов протекает в  искусственных условиях, постоянно  поддерживается человеком. Многолетние  растения в городах развиваются  в условиях сильного угнетения

1. Виды, источники, уровни антропогенных  факторов

Чтобы обеспечить свое существование, человечество должно иметь пищу, воду, кров, одежду и т.д. Все это с неизбежностью предполагает образовании различного рода отходов, которые поступают в окружающую среду.

Теоретически, в условиях города, возможно, избежать загрязнения окружающей среды: получать чистую воду из сточных вод, а на иле сточных вод выращивать сельскохозяйственную продукцию. Даже СО₂ и Н₂О, выделяемые при дыхании, можно было бы превратить с помощью растений и водорослей в углеводы и кислород. Однако согласно законам термодинамики такое изолированное существование веществ не может продолжаться бесконечно долго.

Любая деятельность человека оказывает воздействие  на суммарные ресурсы Земли. Казалось бы, в результате такой деятельности ресурсы Земли должны иссякнуть. Однако не следует забывать, что Земля постоянно получает приток новой энергии, источником которой является Солнце.

Таким образом, деятельность человека причиняет ущерб  окружающей среде независимо от его  добрых намерений и задача состоит  в том, чтобы сделать последствия  этой деятельности наименее пагубными.

Загрязнение окружающей среды - это процесс привнесения в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических агентов, оказывающих негативное воздействие.

Существуют  три вида загрязнений: физическое (солнечная  радиация, электромагнитное излучение  и т.д.), химическое (аэрозоли, тяжелые  металлы и т.д.), биологическое (бактериологическое, микробиологическое). Каждый вид загрязнения  имеет характерный и специфичный  для него источник загрязнения - природный  или хозяйственный объект, являющийся началом поступления вещества-загрязнителя в окружающую среду. Различают природные  и антропогенные источники загрязнения.

Основные природные источники поступления токсикантов в окружающую среду - ветровая пыль, лесные пожары, вулканический материал, растительность, морские соли.

Антропогенные источники - это первичное и вторичное производство цветных металлов, стали, чугуна, железа; добыча полезных ископаемых; автомобильный транспорт; химическая промышленность; производство меди, фосфатных удобрений; процессы сжигания угля, нефти, газа, древесины, отходов и др.

Антропогенный поток поступления токсикантов  в окружающую среду превалирует  над естественным (50-80%) и лишь в  некоторых случаях сопоставим с  ним.

В качестве критериев количественной оценки уровня загрязнения окружающей среды могут  быть использованы индекс загрязнения, предельно допустимая, фоновая и  токсическая концентрации.

Индекс  загрязнения (ИЗ) - показатель, качественно и количественно отражающий присутствие в окружающей среде вещества-загрязнителя и степень его воздействия на живые организмы.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) - количество вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека. Предельно допустимые концентрации веществ, загрязняющих биосферу, введены как нормирующие показатели во многих странах, в том числе и в нашей стране. Они установлены в приземной атмосфере, водах, почвах, растениях, продуктах питания.

Фоновая концентрация - содержание вещества в объекте окружающей среды, определяемое суммой глобальных и региональных естественных и антропогенных вкладов в результате дальнего или трансграничного переноса.

Под токсической концентрацией понимают либо концентрацию вредного вещества, которое способно при различной длительности воздействия вызывать гибель живых организмов, либо концентрацию вредного начала, вызывающую гибель живых организмов в течение 30 суток в результате воздействия на них вредных веществ.

Во избежание  ненужного, а порой и непоправимого  ущерба, наносимого природной среде, такое воздействие на среду должно тщательно планироваться. При этом следует сочетать удовлетворение потребностей человека за счет природы с активной защитой природной среды от последствий  человеческой деятельности. Как правило, эти цели не исключают друг друга, хотя в некоторых случаях приходится принимать компромиссные решения.

2. Влияние загрязнения окружающей  среды на среду обитания

  и ее компоненты

2.1 Атмосфера

Огромное  число вредных веществ находится  в воздухе, которым мы дышим. Это  и твердые частицы, например частицы  сажи, асбеста, свинца, и взвешенные жидкие капельки углеводородов и  серной кислоты, и газы, такие, как  оксид углерода, оксиды азота, диоксид  серы. Все эти загрязнения, находящиеся  в воздухе, оказывают биологическое  воздействие на организм человека: затрудняется дыхание, осложняется  и может принять опасный характер течение сердечно-сосудистых заболеваний. Под действием одних содержащихся в воздухе загрязнителей (например, диоксида серы и углерода) подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и  металлы. Кроме того, может измениться облик местности, поскольку растения также чувствительны к загрязнению  воздуха.

Смог (от англ. smoke - дым и fog - туман), нарушающий нормальное состояние воздуха многих городов, возникает в результате реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и оксидами азота, находящимися в выхлопных газах автомобилей.

К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде), ежегодно выделяется до 25 млрд т, относят:

* диоксид  серы и частицы пыли - 200 млн  т/год;

* оксиды  азота (NxOy) - 60 млн т/год;

* оксиды  углерода (СО и СО2) - 8000 млн т/год;

* углеводороды (СxНу) - 80 млн т/год. 

Оксид серы IV SO2. При растворении в воде образует кислотные дожди: Н2О + SO2 = H2SO3. Выделяется в атмосферу в основном в результате работы теплоэлектростанций (ТЭС) при  сжигании бурого угля и мазута, а  так же серосодержащих руд - PbS, ZnS, Cus, NiS, MnS и т.д.

Россия  входит в конвенцию по SO₂ и участвует во всех процессах, способствующих снижению выбросов окислов серы в атмосферу. В основном это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы - триоксид серы - серная кислота. Используя оксиды серы как вторичное сырье, человечество для производства такого необходимого ему во многих отраслях промышленности продукта, как серная кислота, перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы.

Даже  при среднем содержании оксидов  серы в воздухе порядка 100 мкг  на кубометр, что нередко имеет  место в городах, растения приобретают  желтоватый оттенок. Отмечено, что заболевания дыхательных путей, например бронхиты, учащаются при повышении уровня оксидов серы в воздухе.

Разработано большое число методов для  улавливания двуокиси серы из отходящих  дымовых газов. Весьма привлекательными оказались скрубберные установки, дающие отходы в виде продуктов, имеющих  спрос на рынке: один из таких скрубберов производит серу высокой чистоты, другой - разбавленную серную кислоту. Последнюю  невыгодно перевозить на большие  расстояния, но высокочистая сера, которая  находит применение при производстве лекарственных препаратов, промышленных реагентов, удобрений в развитых странах привлекает и потребителей из-за рубежа.

В России пока удалось решить эту проблему на большей части европейской  территории. В азиатской части, где  трудно решить вопросы с транспортировкой серной кислоты, например, огромные массы SO₂ комбината «Норильский никель», которые выбрасывают высокие (до 100 м) трубы, достигают Канады через Северный полюс. Эта проблема в разных регионах России требует срочного решения. В Москве, например, на единственном нефтеперерабатывающем заводе в Капотне с 1997 г. запрещено использовать серосодержащие нефтепродукты.

Оксиды  азота (NxOy). В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС и двигатели внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты - еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу.

Загрязняют  атмосферу:

N₂O - оксид азота I (веселящий газ), обладает наркотическими свойствами, используется при хирургических операциях;

NO - оксид  азота II, действует на нервную  систему человека, вызывает паралич  и судороги, связывает гемоглобин  крови и вызывает кислородное  голодание;

NO₂, N₂O₄ - оксиды азота V (N₂О₄= 2NО₂), при взаимодействии с водой образуют азотную кислоту 4NO₂ + 2Н₂О + О₂ = 4HNО₃. Вызывают поражение дыхательных путей и отек легких.

Уровни  фотохимического загрязнения воздуха  тесно связаны с режимом движения автотранспорта. В период высокой  интенсивности движения утром и  вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов азота  и углеводородов. Именно эти соединения, вступая в реакции друг с другом, обусловливают фотохимическое загрязнение  воздуха.

Оксид углерода II (СО). Концентрация оксида углерода II в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его. Самый крупный источник оксида углерода в городах - автотранспорт.

Оксид углерода IV (СО₂). Влияние углекислого газа (СО₂) связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение (ИК) в диапазоне длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в лучах видимого участка спектра (от 400 до 700 нм), а отражает в виде длинноволнового ИК-излучения.

Механизмом  вывода углекислого газа из атмосферы  является поглощение его в результате фотосинтеза растений, а также  связывание его в океанских водах  по реакции: СО₂+Н₂О+Са²⁺ = =СаСО₃+2Н⁺.

Пыль. Причины основных выбросов пыли в атмосферу - это пыльные бури, эрозия почв, вулканы, морские брызги. Около 15- 20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере - дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности, производство цемента, строительство. Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура).

Пыль  и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим  изменениям, поскольку отражают солнечное  излучение и затрудняют отвод  тепла от Земли. Например, так называемые смоги в очень населенных южных  городах (Мехико - 22 млн жителей и  др.) снижают прозрачность атмосферы  в 2-5 раз.

Кислород (О₂). Главным продуцентом кислорода на Земле служат зеленые водоросли поверхности океана (60%) и тропические леса суши (30%). Тропические леса Амазонки называют легкими планеты Земля. Ранее в литературе высказывались опасения, что возможно уменьшение количества кислорода на Земле вследствие увеличения объема сжигаемого ископаемого топлива. Но расчеты показывают, что использование всех доступных человеку залежей угля, нефти и природного газа уменьшит содержание кислорода в воздухе не более чем на 0,15% (с 20,95 до 20,80%). Другая проблема - вырубка лесов, приводящая к возникновению кислородных «паразитов» - стран, которые живут за счет чужого кислорода. Например, США за счет своих растений имеет только 45% кислорода, Швейцария - 25%.

Озон (О₃). Наиболее распространенной количественной оценкой состояния озона в атмосфере является толщина озонного слоя Х - это толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 до 5 относительных мм. Области с уменьшенным содержанием на 40-50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».

Около 90% озона находится в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения озонного слоя являются полеты космических кораблей и сверхзвуковых  самолетов, а также извержения вулканов и другие природные явления.

Разрушительное  действие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон было открыто  в 1974 г. американскими учеными - специалистами  в области химии атмосферы  Ш. Роулендом и М. Молина (в 1996 г. за открытия в этой области им присуждена Нобелевская премия). С тех пор  не раз предпринимались попытки  ограничить выброс ХФУ в атмосферу, и тем не менее сейчас во всем мире ежегодно производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных  разрушить озонный слой.

ХФУ, часто  встречающиеся в быту и в промышленном производстве, - это пропелленты в аэрозольных упаковках, фреоны в холодильниках и кондиционерах. Они применяются и при производстве вспененного полиуретана, и при чистке электронной техники.

Постепенно  ХФУ поднимаются в верхний  слой атмосферы и разрушают озонный  слой - щит атмосферы, спасающий от УФ-излучения. Время жизни двух самых  опасных фреонов - Ф-11 и Ф-12 - от 70 до 100 лет. Этого вполне достаточно, чтобы  в ближайшее время ощутить  на себе последствия сегодняшней  экологической неграмотности. Если , сохранятся современные темпы выброса ХФУ в атмосферу, то в ближайшие 70 лет количество стратосферного озона уменьшится на 90%. При этом весьма вероятно, что:

рак кожи примет эпидемический характер;

резко сократится количество планктона в океане;

исчезнут  многие виды животных, например, ракообразные;

УФ-излучение  неблагоприятно скажется на сельскохозяйственных культурах.

Все это  нарушает равновесие во многих экосистемах  Земли, из-за фотохимического смога  ухудшится общее состояние атмосферы, усилится «парниковый эффект».

Основные  санитарные требования к качеству атмосферного воздуха. Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха является ПДК токсичных веществ. При санитарной оценке качества атмосферного воздуха принято выражать содержание загрязняющих веществ в мг на м³ воздуха. Это выражение концентрации применимо для любого агрегатного состояния примесей.

Критерием оценки влияния выбросов предприятий  на окружающую среду является уровень  практических концентраций примесей в  атмосфере, полученных в результате рассеивания выбросов, по сравнению  с предельно допустимыми.

Нормы ПДК  служат исходной базой для проектирования и экспертизы новых машин и  механизмов, технологических линий, промышленных сооружений и предприятий, а также для расчета вентиляционных, газо- пылеулавливающих и кондиционирующих систем, контролирующих приборов и систем сигнализации.

Основные  организации, контролирующие выбросы  предприятий в атмосферный воздух, - санитарно-эпидемиологические станции (СЭС); территориальные управления Федеральной  службы России по гидрометеорологии  и мониторингу окружающей среды; Государственная инспекция по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок.

ПДВ - количество вредных веществ, выбрасываемых  в единицу времени (г/с), которое  в сумме с выбросами из других источников загрязнения не создает  приземной концентрации примеси, превышающей значение ПДК.

Основное  направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами - создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.

Многие  действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми  циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в  атмосферу подвергаются очистке  с помощью скрубберов, фильтров и  т.д. Это дорогая технология, и  только в редких случаях стоимость  извлекаемых из отходящих газов  веществ может покрыть расходы  на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

Наиболее  распространены при очистке газов  адсорбционные, абсорбционные и  каталитические методы.

Санитарная  очистка промышленных газов включает в себя очистку от СО₂, СО, оксидов азота, 8O₂, от взвешенных частиц. Все процессы очистки осуществляются с помощью специальных фильтров, скрубберов.

2.2 Гидросфера

Гидросферой называют водную оболочку Земли. Это  совокупность океанов, морей, озер, прудов, болот и подземных вод. Гидросфера - самая тонкая оболочка нашей планеты, она составляет лишь 10^-3% общей массы планеты.

Роль  воды во всех жизненных процессах  общепризнанна. Без воды человек может жить не более 8 суток, за год он потребляет около 1 т воды. Растения содержат 90% воды. Сельское хозяйство является основным потребителем пресной воды.

Вода  необходима практически всем отраслям промышленности. Так, требуется воды на производство: 1 т чугуна - 50-150т; 1 т пластмасс - 500-1000 т; 1 т цемента - 4500 т; 1 т бумаги - 100 000 т. На электростанциях  мощностью 300 тыс. кВт расход воды составляет 300 млн т/год. Указанные производства требуют только пресную воду.

Хозяйственная деятельность человека привела к  заметному сокращению количества воды в водоемах суши: мелеют водоемы, исчезают малые реки, высыхают колодцы, снижается  уровень грунтовых вод. Сокращение уровня грунтовых вод уменьшает  урожайность окрестных хозяйств.

Проблема  Каспия - хищническое истребление ценнейших пород осетровых рыб притом, что разведение молоди осетровых, т. е. восстановление их популяции, ведется только рыбохозяйствами России и в небольшом объеме - Азербайджаном, а остальные страны только потребляют.

Проблема  Азовского моря - увеличение концентрации солей. Организмы, питающие рыбу, погибают. Результат - снижение возможности рыболовства на Азовском море.

Проблема  Байкала - воду этого ценнейшего озера используют для получения целлюлозы по финской технологии, т. е. используют воду минимальной минерализации, содержащую меньше 100 мг/л солей.

Деградация  природных вод связана в первую очередь с увеличением солесодержания. Основная причина засоленности вод - истребление лесов, распашка степей, выпас скота. Вода при этом не задерживается  в почве, не увлажняет ее, не пополняет  почвенные источники, а скатывается  через реки в море. В качестве мер, принятых в последнее время  для снижения засоленности рек, используется посадка лесов, предпринимаемая, например, в Саратовской области.

Громаден  объем сброса дренажных вод. Системы орошения потребляют обычно 1-2 тыс. м³/га, их минерализация составляет до 20 г/л. Огромен вклад в минерализацию воды сброса промышленных стоков.

Наблюдается постоянный рост водопотребления, как  на производственные, так и на бытовые  нужды. В среднем в городах  с населением 1 млн. человек потребляется 200 л/сутки воды на человека, Москва - 400, С.-Петербург - 500.

Водоемы (в частности, пруды) представляют собой  сложную экологическую систему, которая создавалась в течение  длительного времени. В них непрерывно протекает процесс изменения  состава примесей, приближающийся к  состоянию равновесия. Значительные отклонения от состояния равновесия могут привести к гибели популяций  водных организмов, т. е. к невозможности  возврата к состоянию равновесия, а это приводит к гибели экосистемы. Процессы, связанные с возвращением экосистемы к первоначальному состоянию, называются процессами самоочищения. К важнейшим из них относятся:

осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей;

окисление (минерализация) органических примесей;

окисление минеральных примесей кислородом;

нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости воды водоема;

гидролиз  солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых  гидроксидов и выделению их из раствора и др.

Основные  характеристики сточных вод, влияющие на состояние водоемов: температура, минералогический состав примесей, содержание кислорода, мл, рН (водородный показатель), концентрация вредных примесей. Особенно большое значение для самоочищения водоемов имеет кислородный режим. Условия спуска сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Сточные воды характеризуются следующими признаками:

мутность  воды - определяется с помощью мутномера: исследуемую воду сравнивают с эталонным  раствором, который приготовлен  из каолина (или из инфузорной земли) на дистиллированной воде, выражается в мг/л;

цветность воды - определяется сравнением интенсивности  окраски испытуемой воды со стандартной  шкалой. Выражается в градусах цветности. В качестве стандартного раствора применяют  раствор солей кобальта;

сухой остаток - масса солей и веществ, которые  остаются после выпаривания воды (мг/л);

кислотность - измеряется в единицах рН. Природная  вода обычно имеет щелочную реакцию (рН > 7);

жесткость - зависит от содержания солей Са²⁺ и Mg²⁺. Различают три вида жесткости воды: общая, обусловленная содержанием солей кальция и магния независимо от содержания анионов; постоянная, обусловленная содержанием ионов С1^- и SO  после кипячения в течение 1 ч (она не удаляется); устранимая (временная) - устраняется кипячением: Са (НСО₃) ₂ > СаСО₃ + СО₂ + Н₂О. Жесткость измеряется в мг-экв/л солей магния и кальция (1 мг-экв соответствует 28 мг СаО) и в градусах (1° - количество солей кальция и магния, соответствующее 10 мг СаО в 1 л воды). 1° жесткости = 10 мг-экв = 2,8° жесткости;

растворимый кислород - зависит от температуры  воды и барометрического давления, измеряется в мг/л;

биологическая потребность в кислороде (БПК) - количество кислорода, поглощаемое микроорганизмами в сточных водах. За критерий оценки БПК принята величина уменьшения количества растворенного кислорода  в воде в течение 5 или 20 суток  при температуре 20°С.

В зависимости  от условий образования сточные  воды делятся на три группы:

бытовые сточные воды - стоки душевых, прачечных, бань, столовых, туалетов, от мытья полов  и т.д. Их количество в среднем  составляет 0,5-2 л/с. с 1 га жилой застройки  города, они содержат примерно 58% органических и 42% минеральных веществ;