Антропогенное загрязнение среды

Основная  часть

Антропогенное загрязнение среды

История человечества неразрывно связана с историей природы. По мере развития цивилизации, особенно после  промышленной революции конца средних  веков, человечество овладевало все  большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для  удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала  сравнима по масштабам с естественными  энергетическими и материальными  процессами, происходящими в биосфере.

Интенсивность потребления  человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности  населения и даже опережает его  прирост. В.И.Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли". Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.

По данным Корнелльского университета 40 процентов людей в мире умирают из-за загрязнения окружающей среды, а именно воды, почвы и воздуха. Эти экологические проблемы вкупе с быстрым приростом населения приводят к увеличению числа заболеваний.

К такому выводу пришел профессор  Дэвид Пайментел, который с группой аспирантов проанализировал около 120 печатных работ, посвященных влиянию демографических и экологических факторов (загрязнение окружающей среды) на распространенность болезней.

Профессор Дэвид Пайментел пришел к поистине жутким выводам:

Загрязнение воды приводит к размножению малярийных комаров, из-за чего ежегодно умирает около  двух миллионов человек. Нехватку чистой воды испытывают более миллиарда  человек притом, что 80 процентов  всех инфекционных заболеваний передается через воду.

Загрязнение почвы приводит к тому, что отравляющие вещества поглощаются человеком вместе с пищей и водой.

Загрязнение воздуха ядовитыми  выбросами в атмосферу вызывают рак, врожденные патологии, нарушения  работы иммунной системы. Это убивает  около трех миллионов человек в год.

Каждый житель Земли страдает из-за загрязнения окружающей среды.

 Загрязнение почвы

Почва - верхний слой суши, образующийся под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата  из материнских горных пород, на которых  он находится. Это важный и сложный  компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями.

В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но в результате развития хозяйственной  деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение.

Плодородный слой почвы формируется  очень долго. В то же время ежегодно вместе с урожаем из почвы изымаются  десятки миллионов тонн азота, калия, фосфора - главных компонентов питания  растений. Основной фактор плодородия почв - перегной (гумус) содержится в  черноземах в количестве менее 5% от массы пахотного слоя. На бедных почвах перегноя еще меньше. При  отсутствии пополнения почв соединениями азота его запас может быть израсходован за 50-100 лет. Этого не происходит, поскольку культура земледелия предусматривает  внесение в почву органических и  неорганических (минеральных) удобрений.

Внесенные в почву азотные  удобрения используются растениями на 40-50%. Остальная часть (около 20%) восстанавливается  микроорганизмами до газообразных веществ - N2, N2O - и улетучивается в атмосфере или вымывается из почвы. Таким образом, минеральные азотные удобрения не обладают длительным действием и поэтому их приходится вносить ежегодно. Неблагоприятные изменения в почве наступают и в результате неправильных севооборотов, т.е. ежегодного посева одних и тех же культур, например картофеля. Включение же в севооборот бобовых культур обогащает почву азотом. Посевы клевера и люцерны за счет связывания N2 симбиотическими клубеньковыми бактериями позволяют задержать в почве до 300 кг азота на 1 га. Севообороты необходимы и для борьбы с растительноядными червями нематодами, которые значительно снижают урожайность. Например, луковично-чесночные нематоды могут снизить урожай лука на 50%.

Загрязнение почвенного покрова  ртутью (с ядохимикатами и отходами промышленных предприятий), свинцом (при  выплавке свинца и от автотранспорта), железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металлами (вблизи крупных центров черной и  цветной металлургии), радиоактивными элементами (в результате выпадения  осадков от атомных взрывов или  при удалении жидких и твердых  отходов промышленных предприятий, атомных станций или научно-исследовательских  институтов, связанных с изучением  и использованием атомной энергии), стойкими органическими соединениями, применяемыми в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве и воде и, главное, включаются в экологические пищевые цепи: переходят из почвы и воды в растения, в животных, и в итоге переходят в организм человека с пищей. Неумелое и бесконтрольное использование любых удобрений и ядохимикатов приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.

К числу антропогенных  изменений почв относится эрозия (от латинского erosio - разъедать). Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблюдения правил агротехники приводят к эрозии почвы - разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром. Широко распространена и наиболее разрушительная водная эрозия. Она возникает на склонах и развивается при неправильной обработке земли. Вместе с талыми и дождевыми водами с полей ежегодно уносится в реки и моря миллионы тонн почвы.

 Загрязнение  гидросферы

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на планете; вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в  главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе.

С появлением жизни на Земле  круговорот воды стал относительно сложным, т.к. к простому явлению испарения  добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов, особенно человека.

Масштабы использования  водных ресурсов быстро увеличиваются. Это связано с ростом населения  и улучшением санитарно-гигиенических  условий жизни человека, развития промышленности и орошаемого земледелия. Суточное потребление воды на хозяйственно-бытовые  нужды в сельской местности составляет 50 л на 1 человека, в городах - 150 л. Огромное количество воды используется в промышленности. На выплавку 1 т  стали необходимо 200 м3. На производство 1 т бумаги требуется 100 м3, на изготовление 1 т синтетического волокна - от 2500 до 5000 м3. Промышленность поглощает 85% всей воды, расходуемой в городах, оставляя на хозяйственно-бытовые цели около 15%.

Еще больше воды необходимо для орошения. В течение года на 1 га поливных земель уходит 12-14 м3 воды. В нашей стране ежегодно расходуется  на орошение более 150 км3, в то время  как на все другие нужды - около 50 км3.

При сохранении таких темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 году человечество может исчерпать  все запасы пресной воды.

Постоянное увеличение водопотребления  на планете ведет к опасности  «водяного голода», что обуславливает  необходимость разработки мероприятий  по рентабельному использованию  водных ресурсов.

Кроме высокого уровня расхода, нехватки воды вызывается ее растущее загрязнение вследствие сброса в  реки отходов промышленности и особенно химического производства и коммуникационных сточных вод. Бактериальное загрязнение  и ядовитые химические вещества (например, фенол) приводят к омертвению водоемов. Вредные вещества, поступающие в воды: нефть, нефтепродукты (в результате нефтедобычи, транспортировки, переработки, использования нефти в качестве топлива и промышленного сырья), токсичные синтетические вещества (применяющиеся в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве), металлы (ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец). Вредные последствия имеет также молевой сплав леса по рекам, который часто сопровождается заторами.

В реки и озера поступают  и вымываемые из почвы дождями  минеральные удобрения - нитраты  и фосфаты, которые в больших  концентрациях способны резко изменить вид и состав водоёмов, а также  различные ядохимикаты - пестициды, используемые в сельском хозяйстве  для борьбы с насекомыми-вредителями.

Одним из видов загрязнения  является тепловое загрязнение (электростанции, промышленные предприятия часто  сбрасывают подогретую воду в водоем, что уменьшает количество кислорода, увеличивает токсичность примесей, нарушает биологическое равновесие). Сброс предприятиями теплых вод  служит неблагоприятным фактором для  аэробных организмов, обитающих в  пресных водах. В теплой воде кислород плохо растворяется, и его дефицит  местами приводит многие организмы  к гибели.

Загрязнение Мирового океана.

Значительному загрязнению  подвергаются воды морей и океанов. С речным стоком, а также от морского транспорта, в моря поступают болезнетворные отходы, нефтепродукты, соли тяжелых  металлов, ядовитые органические соединения, в т.ч. пестициды. ДДТ обнаружен даже в организме пингвинов, обитающих в Антарктиде. Загрязнение морей и океанов достигает таких масштабов, что в ряде случаев выловленные рыбы и моллюски оказываются непригодными для употребления в пищу.

В Тихом океане ужасающе быстро разрастается "суп из пластика" - плавающая полоса мусора, и, по словам ученых, к данному моменту вдвое  превышает по площади континентальную  часть США.

Еще в 2004 году "остров" весил примерно три миллиона тонн - это в шесть раз больше количества природного планктона. И по размерам соответствовал территории Центральной  Европы. Спустя четыре года "остров" на плаву заметно "поправился".

Эта громадная куча плавучего  мусора - держится на одном месте  под влиянием подводных течений, имеющих завихрения. Полоса "супа" тянется от точки примерно в 500 морских  милях от побережья Калифорнии через  северную часть Тихого океана мимо Гавайев и едва не достигает отдаленной Японии.

Собственно, "суп" - это  два соединенных перемычкой района по обе стороны Гавайских островов - их именуют Западно-Тихоокеанским  и Восточно-Тихоокеанским мусорными  пятнами. Примерно пятую часть мусора - различного мусора от футбольных мячей  и байдарок до кубиков "Лего" и целлофановых пакетов - составляет то, что выбрасывают с кораблей и нефтяных платформ. Остальное попадает в океан с суши.

Данная проблема является общечеловеческой. Главной причиной накопления мусора в водах мирового океана является неразлагаемость пластмассы. Этот материал разрушается под воздействием солнечных лучей, но влага препятствует данному процессу.

По примерным подсчетам, суммарный вес пластмассового мусора 100 млн. тонн. Причем в основном он представляет собой некую взвесь полуразложившейся  пластмассы, которую не видно ни с воздуха, ни со спутника. Согласно мнению японского ученого Кацухико Сайдо, при разложении пластмасса выделяет токсичные вещества, способные вызвать серьезнейшие гормональные нарушения, как у животных, так и у человека.

Проблему загрязнения  моря нельзя назвать региональной, поэтому и решать ее нужно совместными  усилиями мирового сообщества. Однако, несмотря на то, что эта проблема существует много лет, решение не найдено по сей день. Океан настолько  перегружен мусором, что даже выбросы  на берег не уменьшают объёма загрязнения. Страшно представить, что будет  через несколько лет. Ведь проблема даже не в инвестировании, нет метода.

Загрязнение атмосферы

Масса атмосферы нашей  планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако роль ее в природных процессах биосферы огромна: она определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных воздействий  космического и ультрафиолетового  излучений. Циркуляция атмосферы оказывает  влияние на местные климатические  условия, а через них - на режим  рек, почвенно-растительный покров, процессы рельефообразования.

Современный состав атмосферы - результат длительного исторического  развития земного шара. Состав атмосферы - кислород, азот, аргон, углекислый газ  и инертные газы.

В процессе своей деятельности человек загрязняет окружающую среду. Над городами и промышленными  районами в атмосфере возрастает концентрация газов, которые обычно в сельской местности содержатся в очень небольших количествах  или совсем отсутствуют. Загрязненный воздух вреден для здоровья. Кроме  того, вредные газы, соединяясь с  атмосферной влагой и выпадая  в виде кислых дождей, ухудшают качество почвы и снижают урожай.

По данным ученых ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т оксидов серы, 65 млн. т оксидов  азота, 1,4 млн. т фреонов, органические соединения свинца, углеводороды, в  том числе канцерогенные, большое  количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа).

Глобальное загрязнение  атмосферного воздуха сказывается  на состоянии природных экосистем, особенно зеленого покрова нашей  планеты.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. От них страдают леса, особенно хвойные.

Основная причина загрязнения  атмосферы - сжигание природного топлива  и металлургическое производство. Если в XIX и начале ХХ века, поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, топок, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них выделяется сернистый ангидрид - ядовитый газ, легко растворимый в воде. Концентрация сернистого газа в атмосфере особенно высока в окрестностях медеплавильных заводов. Он вызывает разрушение хлорофилла, недоразвитие пыльцевых зерен, засыхание и опадание листьев, хвои.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 миллиардов тонн углекислого газа. Антропогенные  выбросы углекислого газа превышают  естественные и составляют в настоящее  время большую долю его количества, нарушают прозрачность атмосферы, а следовательно ее тепловой баланс. Половина диоксида углерода, образующегося при сгорании ископаемого топлива, поглощается океаном и зелеными растениями, половина остается в воздухе. Содержание углекислого газа в атмосфере постепенно возрастает и за последние 100 лет увеличилась более чем на 10%. Углекислый газ препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая там так называемый «парниковый эффект», т.е. увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов, что способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры и другие неблагоприятные последствия. Таким образом, изменение содержания углекислого газа в атмосфере в значительной мере влияет на климат Земли.

 Радиационное  загрязнение окружающей среды

Проблема радиоактивного загрязнения возникла в 1945 году после  взрыва атомных бомб, сброшенных на японские города Хиросиму и Нагасаки. Испытания ядерного оружия, производимое в атмосфере, вызвали глобальное радиоактивное загрязнение. Радиоактивные  загрязнения имеют существенное отличие от других. Радиоактивные  нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающих заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и  излучения, попадая в организм человека, разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая. При взрыве атомной бомбы возникает очень сильное ионизирующее излучение, радиоактивные частицы рассеиваются на большие расстояния, заражая почву, водоемы, живые организмы. Многие радиоактивные изотопы имеют длительный период полураспада, оставаясь опасными в течение всего времени своего существования. Все эти изотопы включаются в круговорот веществ, попадают в живые организмы и оказывают губительное действие на клетки. Очень опасен стронций, вследствие своей близости к кальцию. Накапливаясь в костях скелета, он служит постоянным источником облучения организма. Радиоактивный цезий (137Cs) сходен с калием, его много в мышцах пораженных животных. Исследования показали, что в организме эскимосов Аляски, питающихся мясом оленей, в значительных количествах содержится цезий 137. Халатное отношение к хранению и транспортировке радиационных элементов приводит к серьезным радиационным загрязнениям.

При ядерном взрыве образуется громадное количество мелкой пыли, которая долго держится в атмосфере  и поглощает значительную часть  солнечной радиации. Расчеты ученых показывают, что даже при ограниченном, локальном применении ядерного оружия образовавшаяся пыль будет задерживать  большую часть солнечного излучения. Наступит длительное похолодание («ядерная зима»), которое неизбежно приведет к гибели всего живого на Земле.

В настоящее время создалась  реальная угроза радиоактивного загрязнения  морей в экономической зоне страны. В декабре 1992 года Россия официально признала факты захоронения радиоактивных  отходов и отработанных ядерных  реакторов атомных подводных  лодок и ледоколов на дне морей. По состоянию на начало 1993 года в 20 местах захоронения в Баренцевом, Охотском, Карском и Японском морях затоплено 17 ядерных реакторов, несколько сотен  контейнеров с радиоактивными отходами и слиты тысячи кубометров жидких радиоактивных отходов. Радиоактивное  загрязнение омывающих Россию морей  обусловлено также сбросами и  захоронениями радиоактивных отходов  Японией (Японское море), Англией, Францией и Бельгией (Балтийское, Баренцево  и Карское моря). Контрольные замеры, проводимые радиологическими службами Северного и Тихоокеанского флотов, фиксируют превышения фоновых уровней  по цезию-137 до 10-15 раз, а также появление  других техногенных радионуклидов (например, кобальт-60), что может быть связано с процессами разрушения конструкционных элементов затопленных  реакторов с невыгруженным топливом. Следует отметить, что официальное признание фактов морских захоронений и сливов радиоактивных отходов означает и принятие Россией ответственности за ликвидацию их возможных последствий.

Реакция человеческого организма  на ионизирующее облучение зависит  от дозы и времени облучения, размера  поверхности тела, подвергшегося  облучению, типа излучения и мощности дозы. Степень чувствительности человеческих тканей к облучению различна. Чувствительность их в порядке уменьшения следующая: кроветворные органы, половые органы, ткань кожного покрова внутренних и наружных органов, ткань мозга и мышечная ткань, костные и хрящевые клетки, клетки нервной ткани. Чем моложе человек, тем выше его чувствительность к облучению. Человек в возрасте 30-50 лет наиболее устойчив к облучению.

Космический мусор

Смело шагая в космос, человечество оставляло за собой  отходы. По данным НАСА, на околоземных  орбитах находятся более 28 000 объектов космического мусора. Первым мусором, оставшимся в ближнем космосе, стал неработающий американский спутник  Vanguard 1, выведенный на орбиту в 1958 году.

Примерно 42% мусора составляют детали спутников (например, батареи, антенны  и пр.), 22% - сами неработающие спутники и иные космические аппараты, 19% - мусор, который выбросили в космос космонавты и астронавты, 17% - обломки  ракет.

Ежедневно на поверхность  Земли падает один объект космического мусора. Вероятность того, что его  жертвой станет человек, оценивается  в 1 к триллиону. Однако в 1997 году американка была поражена ударом в плечо - причиной удара стал обломок топливного бака американской ракеты, запущенной за год  до этого. Серьезных повреждений  женщина не получила.

Даже ничтожно малый кусок  мусора, диаметром в 0.1 см, способен повредить космический корабль. Космические службы вынуждены следить  за мусором диаметром более 10 см (на орбите находятся примерно 11 тысяч  подобных объектов). Первый в истории  случай столкновения мусора и космического аппарата произошел в 1996 году: от одного французского спутника отлетела крупная  деталь, которая ударила другой французский  спутник.

Влияние человека на растительный и животный мир

Ощутимое воздействие  на состояние растительного покрова  оказывают массовые посещения лесов  отдыхающими и туристами. В этих случаях вредное влияние заключается  в вытаптывании, уплотнении почвы и её загрязнении. Древесные растения засыхают. Прямое влияние человека на животный мир заключается в истреблении видов, представляющих для него пищевую или другую материальную пользу.

Считается, что с 1600 года человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц и не менее 100 видов млекопитающих. На численность  животных оказывает влияние и  хозяйственная деятельность человека, не связанная с промыслом. Резко  сократилась численность уссурийского тигра - в результате освоения территорий в пределах его ареала и сокращения кормовой базы. В Тихом океане ежегодно погибает несколько десятков тысяч  дельфинов: в период лова рыбы они  попадают в сети и не могут из них выбраться.

Как видно из всего приведенного выше, проблема загрязнения окружающей среды на сегодня - это не мифологическая угроза, о которой трубят «зеленые», а угроза абсолютно реальная, с  которой ежедневно сталкивается каждый житель нашей планеты.

Список используемой литературы

1. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом "Дрофа", 1995

2. Общая биология. Справочные  материалы, Составитель В.В.Захаров, М., Издательский дом «Дрофа», 1995

3. Http://www.ecolife.org.ua

4. Http://www.greenpeace.ru

5. Http://www.wwf.ru

6. http://voop51.narod.ru/odz.htm - общество  охраны природы

7. http://greenword.ru - Иллюстрированный  интернет-журнал о природе и  человеке, экологии и окружающей  среде