Воздействие человека на ландшафты

1. Воздействие человека на ландшафт

Многообразие антропогенной деятельности в ландшафтах приводит к их изменению. Изменённые ландшафты, в свою очередь, оказывают обратное воздействие на человека и его хозяйственную деятельность. Последствия такого взаимодействий для общества могут быть положительными или отрицательными. Проводя объективные измерения показателей, оценивающих состояние ландшафта, определяют направленность последствий и делают анализ. Отрицательным последствиям воздействия человека на ландшафт уделяется основное внимание.

Сложный процесс «воздействия – последствия» имеет нелинейный характер, эффект взаимодействия в многокомпонентной системе ландшафта распространяется по сложной, ветвящейся цепи процессов. Любая конкретная локальная или региональная геосистема характеризуется вертикальными и горизонтальными связями, действующими в единстве времени и пространства. В результате их взаимодействия происходит перераспределение энергии и веществ из горизонтальных потоков в вертикальные и из вертикальных в горизонтальные. Через эти потоки и происходит распространение изменений.

Без вертикальных связей распространение последствий от воздействий замыкалось бы на тех компонентах, где возникло, а без горизонтальных было бы локализованным в структурных элементах ландшафта.

Воздействие общества на ландшафты можно разделить на группы:

- изъятие из ландшафта энергии или вещества;

- преобразование компонентов ландшафта или его процессов;

- подача в ландшафт энергии или вещества;

- привнесение технических или техногенных объектов в природу.

В результате воздействия общества на ландшафт:

- изменяется и, как правило, ухудшается качество компонентов ландшафта;

- нарушаются или изменяются межкомпонентные связи в геосистемах;

- уменьшаются природные ресурсы ландшафта;

- изменяется и, как правило, ухудшаются экологические условия;

- ухудшаются условия ведения хозяйства и работы техники;

- изменяется и, как правило, уменьшается количество и ухудшается качество продукции.

Ухудшение использования ресурсов ландшафта в производственной деятельности из-за внутрихозяйственных и межхозяйственных связей приводит к отраслевым отрицательным последствиям и передаётся на опирающиеся другие отрасли, не связанные с ресурсом. Таким образом, воздействие человека на ландшафты через производственные цепные реакции способно вызвать изменение во всём производственном комплексе.

Результат воздействия хозяйственной деятельности человека на ландшафт можно охарактеризовать:

изменением его строения, состояния, функционирования;
изменением хода природных циклов и тенденций естественного саморазвития;
различной реакцией на техногенные нагрузки;
изменением устойчивости;
изменением механизмов устойчивости;
выполнением новых функций;
надёжностью выполнения новых функций и интегральным управлением геосистемами;
негативными последствиями в ходе выполнения новых функций;
возможными негативными последствиями на соседние ландшафты;
экологическими ограничениями.

Изменения в ландшафтах в конечном итоге зависят от естественных факторов, антропогенно-техногенных воздействий и свойств самого ландшафта. Естественные факторы характеризуются зональными условиями, ритмичностью их проявлений (периодом) и размахом колебаний (амплитудой); считают, что геосистемы в таких условиях находятся в устойчивом состоянии.

К анторопогенно-техногенным факторам относятся:

- воздействие инженерных сооружений;

- специфическая технология производства;

- вид использования ландшафта.

Естественные и антропогеннно-техногенные факторы действуют в системе ландшафтных связей в физических, химических, геологических, биологических, механических и других формах. Техногенные факторы аритмичны и могут достигать такой силы воздействия, которая вызовет необратимые изменения в ландшафте. Техногенные воздействия делят на пассивные и активные. Пассивными воздействия считают, когда технические сооружения не оказывают на ландшафт большого влияния, а обмен веществом и энергией между ними минимален – «эффект присутствия». Пассивное воздействие перейдёт в активное в случае нарушения равновесия между техногенным фактором и ландшафтом. Например, после строительства техногенного сооружения на склоне могут проявиться смыв или оползни – «эффект толчка».

Активное воздействие выражается в изъятии из ландшафта или привнесении в него вещества или энергии. Например, дождевание изменяет влажность почвы и улучшает условия роста растений, а энергия падающей струй дробит и перемещает почву, т.е. имеет место одновременное поступление вещества и энергии.

Техногенные воздействия на геосистемы разделяют на очаговые и площадные. Очаговое воздействие связано с использованием природных ресурсов, имеющих очаговое распространение. Например, карьер в горнодобывающей промышленности, локальные источники вод и других ресурсов. Площадныевоздействия распространены на большие территории: пашни, пастбища, лесные угодья и др.

При воздействии человека на ландшафт наибольшему изменению подвергаются почва, биота, водный и тепловой режимы. Их трансформация вызывает обратимые изменения в геосистеме. Необратимые изменения в ландшафте последуют после нарушения твёрдого фундамента, рельефа, климата, так как эти компоненты – основные входы в геосистему, через которое извне поступает вещество и энергия. Преобразование твёрдого фундамента и мезорельефа формирует совершенно новые геосистемы – антропогенные, т.е. созданные человеком (отвалы, карьеры, овраги и др.) и оказывает влияние на почву, биоту, водный и тепловой режимы.

Антропогенные геосистемы изменяются по законам природы, но скорость их трансформации превосходит темпы изменений, происходящих в естественных условиях, так как воздействие человека изменило условия поступления или расхода вещества и энергии, что повлияло на интенсивность природных процессов. Технические сооружения интенсивно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. Каналами связей между компонентами геосистемы и техническим сооружением являются контактные поверхности сооружения с геосистемой. Наиболее активные изменения в зоне влияния технических сооружений в геосистемах происходят в первые годы (годы резких изменений исходных состояний) их эксплуатации. Затем идёт период изменений наиболее инертных компонентов геосистем. Далее скорость изменений в геосистеме замедляется, трансформация продолжается, но темпы её постепенно приближаются к естественному фону.

В результате в геосистеме устанавливается новое устойчивое состояние. Временные изменения в структуре геосистем от воздействия различных техносистем и в разных природных условиях изучены недостаточно. Здесь важно время релаксации, т.е. продолжительность периода основных изменений при перестройке геосистемы. Минимальное время перестройки геосистем длится 10-15 лет.

Помимо временных изменений в геосистеме изменяется её пространственная структура, так как в прилегающих к техническому объекту геосистемах активизируется горизонтальные и вертикальные связи. Зоны влияния технической системы определяют по ареалам распространения преобразованного компонента геосистемы, например зона агротехнической обработки почвы или любая другая, в которой после воздействия произошли изменения природных условий. Отчётливо эти зоны выделяются в местах размещения водохранилищ, осушительных систем, каналов, перерабатывающих предприятий и т.д. В зоне производственного воздействия сильно преобразуется вертикальная и горизонтальная структура геосистем, разрушается и смывается почвенный покров, геосистемы загрязняются, угнетается, повреждается и уничтожается биота. Поэтому, природные ландшафты при воздействии человека изменяются существенно или коренным образом.

2.Основные химические примеси загрязняющие атмосферу.

Основными химическими примесями, загрязняющими атмосферу, являются следующие.

Оксид углерода (СО) - бесцветный газ, не имеющий запаха, так называемый «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода при низкой температуре. Примерно 65% всех выбросов приходится на транспорт, 21 % - на мелких потребителей и бытовой сектор, 14 % - на промышленность.

Максимальная разовая ПДК СО - 5 мг/м³, а среднесуточная - 3 мг/м³. При 14 мг/м³возрастает вероятность смерти от инфаркта миокарда. Высокие концентрации оксида углерода часто наблюдаются в часы пик на автотранспорте или при инверсиях (т.е в условиях слабого воздушного обмена), благоприятствующих возникновению смога. Уменьшение выбросов угарного газа достигается путем дожигания отходящих газов и использования альтернативных источников топлива.

Диоксид углерода (СО₂), или углекислый газ - бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.

Диоксид серы (SO₂) или сернистый ангидрид - бесцветный газ с резким запахом. Образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс SO₂оценивается в 190 млн. т в год. Концентрация диоксида серы особенно велика в районах, где расположены крупные тепловые станции, металлургические и горно-обогатительные заводы. Максимальная разовая ПДК для диоксида серы составляет 0,5 мг/м³, а среднесуточная - 0,05 мг/м³. Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит к нарушению кровообращения и остановке дыхания.

Оксиды азота (оксид и диоксид азота) - газообразные вещества: монооксид азота и диоксид азота объединяются общей формулой NO_x. Образуются при всех процессах горения большей частью в виде оксида азота. Оксид азота достаточно быстро окисляется до диоксида, который представляет собой красно-белый газ с неприятным запахом, сильно действующим на слизистые оболочки человека. Чем выше температура горения, тем интенсивнее идет образование оксидов азота.

Другим источником оксидов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединеия, вискозный шелк, целлулоид. Количество азота, поступающего в атмосферу, составляет 65 млн. т в год. При этом на транспорт приходится 55%, на энергетику - 28 %, на промышленные предприятия - 14%, на мелких потребителей и бытовой сектор - 3%.

В летний период при интенсивном солнечном облучении продолжительностью 12-14 часов вследствие высокой растворимости в воде (облака, дождь) и сорбции на увлажненных поверхностях азотная кислота быстро выпадает на земную поверхность. В городах наиболее высокие концентрации оксидов азота наблюдаются утром, до начала фотохимических процессов. При ярком солнечном свете оксиды азота реагируют с несгоревшими бензиновыми парами и другими углеводородами, образуя низкоатмосферный озон, или смог.

Максимальная разовая ПДК диоксида азота составляет 0,085 мг/м³, среднесуточная -0,04 мг/м³. При концентрациях свыше 0,15 мг/м³возникают острые заболевания органов дыхания. При остром отравлении может развиться отек легких.

Озон - газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений (ЛОС). Поскольку к ЛОС относят порядка 260 химических соединений, при образовании озона получаются смеси, состоящие из сотен химических веществ и называемые фотохимическим смогом. Наиболее высокие концентрации озона наблюдаются в промышленных районах, хотя в сельской местности также зафиксированы повышенные концентрации озона. Макимальная разовая ПДК озона, который относится к 1 классу опасности, составляет 0,16 мг/м³, а среднесуточная - 0,03 мг/м³.

Углеводороды - химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, промышленных растворителях и т.д. Многие углеводороды опасны сами по себе. Например, бензол, один из компонентов бензина, может вызвать лейкемию, а гексан - тяжелые поражения нервной системы человека. Сильным канцерогеном является бутадиен.

Свинец - серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства припоя, красок, боеприпасов, типографского сплава и т.п. Около 60% мировой добычи свинца, которая составляет порядка 4 х 10⁷т ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80%) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин, в который в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец. Для свинца и его соединений среднесуточная ПДК составляет 0,0003 мг/м³, а для тетраэтилсвинеца установлен ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ), равный 3 х 10 ^-63. мг/м

Свинец и его соединения, попадая в организм человека, снижают активность ферментов и нарушают обмен веществ, кроме того, они обладают способностью накапливаться в организме человека. Особую угрозу соединения свинца представляют для детей, нарушая их умственное развитие, рост, слух, речь ребенка, его способность сосредоточиться.

Фреоны - группа галогеносодержащих веществ, синтезированных человеком. Фреоны, представляющие собой хлорированные и фторированные углероды (ХФУ), как недорогие и нетоксичные газы широко применяют в качестве хладагентов в холодильниках и кондиционерах, пенообразующих агентов, в установках для газового пожаротушения, рабочего тела аэрозольных упаковок (лаков, дезодорантов).

Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяют на следующие классы:

механическая пыль - образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса,
возгоны - образуются в результате объемной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат,
летучая зола - содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении,
промышленная сажа - входящий в состав промышленного выброса твердый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.

Основной параметр, характеризующий взвешенные частицы, - это их размер, который колеблется в широком диапазоне - от 0,1 до 850 мкм. Наиболее опасны частицы от 0,5 до 5 мкм, поскольку они не оседают в дыхательных путях и именно их вдыхает человек.

Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции, потребляющие уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и другие заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим химическим разнообразием. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - окислы металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и подобных предприятиях.

Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный примерно 170 млн. т./г.

Диоксины относятся к классу полихлорированных полициклических соединений. Под этим названием объединено более 200 веществ - дибензодиоксинов и дибензофуранов. Основным элементом диоксинов является хлор, который в отдельных случаях может замещаться бромом, кроме того, диоксины содержат кислород, углерод и водород.

В природной среде диоксины, вследствие химической инертности, высокого сродства с органической фазой и способности к комплексообразованию, чрезвычайно эффективно переносятся по цепям питания, мигрируют в почве и накапливаются в воде.

Диоксины являются типичными и очень стойкими ксенобиотиками, т.е веществами, неприемлемыми для живых организмов. Основная опасность для человека от диоксинов состоит в подавлении иммунной системы, канцерогенном (возбужающем злокачественные опухоли), тератогенном (искажение гена) и эмбриотоксичном действии. Нарушаются детородные функции, развиваются хронические заболевания, наступает ранняя инвалидность.

Мусоросжигательные заводы, принимающие на обезвреживание несортированный мусор, содержащий пластик, резину, пропитанные синтетическими смолами и клеями материалы, работающие при температуре 800-900^оС вместо 1400 ^оС , автомобили, работающие на этилированном бензине, в котором есть специальные хлорированные добавки - одни из основных источников диоксинов в городах. Отбеливание целлюлозы хлором на бумажных комбинатах, выбросы разных химических предприятий - еще один вид источников диоксинов.

В нашей стране отсутствуют нормы на выбросы диоксинов из характерных источником - химических и мусоросжигательных заводов. В стране ограничено количество лабораторий, способных определять концентрации этих токсикантов.

Атмосферный воздух выступает своего рода посредником загрязнения всех других объектов природы, способствуя распространению больших масс загрязнения на значительные расстояния. Промышленными выбросами (примесями), переносимыми по воздуху, загрязняется Мировой океан, закисляются почва и вода, изменяется климат и разрушается озоновый слой.

Список литературы.

Экология, охрана природы, экологическая безопасность. Учебное пособие для системы профессиональной переподготовки и повышения квалификации госслужащих, руководителей и специалистов промышленных предприятий и организаций. Под общ. ред. Проф. А.Т. Никитина, проф. МНЭПУ С.А. Степанова. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2000.- 648 с.
Экология/Под ред. проф. В.В. Денисова. -т М.: ИКЦ «МарТ», Ростовн/Д.: Издательский центр «МарТ», 2006. - 768 c
.Бондаренко А.П., Ермиенко А.В. Восстановление нарушенных ландшафтов.