Загрязнение биосферы. 6

Введение

Человек всегда использовал окружающую среду  в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного  времени его деятельность не оказывала  заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения  биосферы под влиянием хозяйственной  деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего  века эти изменения нарастали  и в настоящее время лавиной  обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий  своей жизни, человек постоянно  наращивает темпы материального  производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая  часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто  ядовитых или непригодных для  утилизации. Это создает угрозу и  существованию биосферы, и самого человека.  

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает  сферу  жизни  и  в

таком смысле он впервые был введен в  науку в 1875 г. австрийским геологом  и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914).

 Биосфера (в современном  понимании)  –  своеобразная  оболочка  Земли,

содержащая  всю совокупность живых организмов и ту  часть  вещества  планеты, которая  находится  в  непрерывном  обмене  с  этими  организмами.  Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Виды  загрязнений биосферы

   Различают  два  основных  вида  загрязнений:  природное   и  антропогенное

загрязнения.  Природное  загрязнение  возникает  в  результате  естественных

причин - извержения вулканов, землетрясений, катастрофических  наводнений  и пожаров. Антропогенное загрязнение - результат деятельности человека.

   Рассмотрим некоторые черты современного  состояния  биосферы  и  процессы, происходящие в  ней.  Глобальные  процессы  образования  и  движения  живого вещества в биосфере связаны  и  сопровождаются  круговоротом  огромных  масс вещества  и  энергии.   В   отличие   от   чисто   геологических   процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества  имеют  значительно  более высокие  интенсивность,  скорость  и  количество   вовлеченного   в   оборот вещества.

Как уже  говорилось, с появлением и развитием  человечества  процесс  эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях  цивилизации  вырубка  и  выжигание лесов для земледелия, выпас скота,  промысел  и  охота  на  диких  животных, войны  опустошали  целые  регионы,  приводили  к   разрушению   растительных сообществ,  истреблению  отдельных  видов   животных.   По   мере   развития цивилизации, особенно бурного после  промышленной  революции  конца  средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все  большей  способностью вовлекать и использовать  для  удовлетворения  своих  растущих  потребностей огромные массы вещества - как органического,  живого,  так  и  минерального, косного.

Рост   населения   и    расширяющееся    развитие    сельского    хозяйства,

промышленности,  строительства,  транспорта  вызвали  массовое   уничтожение лесов в Европе, Северной Америке. Выпас скота в больших масштабах приводил к гибели лесов и травяного покрова, к эрозии  (разрушению)  почвенного  слоя

(Средняя  Азия, Северная Африка, юг Европы  и США). Истреблены  десятки   видов животных в Европе, Америке, Африке.

Ученые   предполагают,   что   истощение   почв   на   территории   древнего

Центрально-американского  государства  майя  в  результате  подсечно-огневого земледелия явилось одной из причин гибели этой  высокоразвитой  цивилизации.

Аналогично  в Древней Греции исчезли обширные леса  в  результате  вырубки  и неумеренного выпаса скота. Это усилило эрозию почвы и привело к  уничтожению почвенного покрова на многих горных склонах, повысило  засушливость  климата и ухудшило условия ведения сельского хозяйства.

Строительство  и  эксплуатация  промышленных  предприятий,  добыча  полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов,  загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

Настоящие сдвиги в биосферных  процессах  начались  в  XX  в.  в  результате очередной    промышленной    революции.    Бурное    развитие    энергетики, машиностроения,  химии,  транспорта  привело  к   тому,   что   человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными  энергетическими  и материальными   процессами,   происходящими   в   биосфере.    Интенсивность потребления   человечеством   энергии   и   материальных   ресурсов   растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.

Предупреждая  о возможных последствиях расширяющегося  вторжения  человека  в природу, еще  полвека  назад  академик  В.  И.  Вернадский  писал:  “Человек становится  геологической  силой,  способной  изменить   лик   Земли”.   Это предупреждение    пророчески    оправдалось.    Последствия    антропогенной (производимой человеком)  деятельности  проявляются  в  истощении  природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства,  разрушении  природных экосистем,  изменении  структуры  поверхности  Земли,   изменении   климата.

Антропогенные воздействия приводят к нарушению  практически  всех  природных биогеохимических циклов.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу  ежегодно  выбрасывается около 20 миллиардов тонн углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода. Природный запас СО2 в атмосфере составляет  величину  порядка  50000 миллиардов тонн. Эта величина  колеблется  и   зависит,   в   частности,   от вулканической активности.  Однако  антропогенные  выбросы  углекислого  газа превышают естественные и составляют  в  настоящее  время  большую  долю  его

общего  количества. Увеличение концентрации  углекислого  газа  в  атмосфере, сопровождающееся ростом  количества  аэрозоля  (мелких  частиц  пыли,  сажи, взвесей  растворов  некоторых  химических  соединений),  может  привести   к заметным изменениям климата и соответственно к  нарушению  складывавшихся  в течение миллионов лет равновесных связей в биосфере.

Итогом  нарушения  прозрачности  атмосферы,  а  следовательно,  и  теплового баланса может  явиться  возникновение  “  парников  ого  эффекта”,  то  есть увеличения  средней  температуры  атмосферы  на  несколько   градусов.   Это способно  вызвать  таяние  ледников  полярных  областей,  повышение   уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры, глобальные  нарушения климата, затопление прибрежных низменностей и многие другие  неблагоприятные последствия.Выброс в атмосферу промышленных  газов,  включающих  такие  соединения,  как

окись углерода СО (угарный  газ),  окислы  азота,  серы,  аммиака  и  других

загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности  растений  и  животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов.

Загрязнение природной среды. Появление в  природной среде новых  компонентов, вызванное деятельностью человека  или  какими-либо  грандиозными  природными явлениями (например, вулканической  деятельностью),  характеризуют  термином загрязненность. В общем виде  загрязненность  -  это  наличие  в  окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем  или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения  проживания

человека  или  ведения  им   хозяйственной   деятельности.   Этим   термином

характеризуются все тела, вещества,  явления,  процессы,  которые  в  данном

месте, но не в то время  и  не  в  том  количестве,  какое  естественно  для

природы, появляются в окружающей  среде  и  могут  выводить  ее  системы  из состояния равновесия.

Экологическое действие загрязняющих агентов  может  проявляться  по-разному; оно   может   затрагивать   либо   отдельные   организмы   (проявляться   на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже  биосферу в целом.

На   организменном   уровне   может    происходить    нарушение    отдельных

физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение  темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных  неблагоприятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может  вызывать изменение  их  численности  и биомассы,  рождаемости,  смертности,  изменения  структуры,  годовых  циклов миграций и ряда других функциональных свойств. На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на  структуре  и  функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному  влияют  на  разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные  соотношения  в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних  форм  и  появления  других.

Изменяется   пространственная   структура   сообществ,    цепи    разложения

(детритные)  начинают  преобладать  над   пастбищными,   отмирание   -   над

продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение  их как элементов среды человека, снижение  положительной  роли  в  формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

Загрязняющие  вещества, возникшие  в результате  хозяйственной деятельности человека, и их  влияние  на  среду  очень  разнообразны.  К  ним  относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые  металлы,  различные  органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные элементы и  многое другое.

Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 миллионов  тонн  нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между  водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения,  где  нарушает естественные процессы жизнедеятель-ности донных животных  и  микроорганизмов.

Кроме нефти, значительно  возрос  выброс  в  океан  бытовых  и  промышленных сточных вод,  содержащих,  в  частности,  такие  опасные  загрязнители,  как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие  сильным токсическим  действием.  Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

Каждый  загрязнитель  оказывает  определенное  отрицательное  воздействие  на природу,  поэтому  их  поступление  в   окружающую   среду   должно   строго контролироваться. Законодательство устанавливает  для каждого  загрязняющего вещества  предельно  допустимый   сброс   (ПДС)   и   предельно   допустимую концентрацию (ПД К) его в природной среде.

Предельно  допустимый  сброс  (ПДС)  -  это  масса  загрязняющего  вещества, выбрасываемого  отдельными  источниками  за  единицу   времени,   превышение которой приводит к  неблагоприятным  последствиям  в  окружающей  среде  или опасно  для  здоровья  человека.  Предельно  допустимая  концентрация  (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде,  которое  не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его  потомство при  постоянном  или  временном  контакте  с  ним.  В  настоящее  время  при определении ПДК учитывается  не  только  степень  влияния  загрязнителей  на здоровье человека,  но  и  воздействие  их  на  животных,  растения,  грибы,

микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.

Специальные службы мониторинга (наблюдения)  окружающей  среды  осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных  веществ. Такие службы созданы во всех  районах  страны.  Особенно  важна  их  роль  в крупных городах, вблизи химических  производств,  атомных  электростанций  и других промышленных  объектов.  Службы  мониторинга  имеют  право  применять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки  производства  и  любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды. Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие  выражается  в  истощении природных  ресурсов  биосферы.  Огромные  масштабы  использования  природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в  некоторых  регионах

(например,  в  угольных  бассейнах).  Если  на  заре   цивилизации   человек

использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, в начале  XX втекало 60, то сейчас более 100 - почти  всю  таблицу  Менделеева.  Ежегодно добывается (извлекается  из  геосферы)  около  100  млрд  т  руды,  топлива, минеральных удобрений. Быстрый рост потребностей  в  топливе,  металлах,  минеральном  сырье  и  их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов,  при сохранении современных темпов добычи и потребления разведанные запасы  нефти будут исчерпаны уже через 30 лет, газа - через 50 лет,  угля  -  через  200.

Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическими  ресурсами,  но  и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через 5О0-6ОО лет,  железа - 250 лет, цинка - 25 лет, свинца - 20 лет) и минеральными  ресурсами,  как, например, асбест, слюда, графит, сера.

Вот далеко не полная картина  экологической  ситуации  на  нашей  планете  в настоящее время.  Даже  отдельные  успехи  природоохранной  деятельности  не могут  заметным  образом  изменить  общий  ход  процесса  пагубного  влияния цивилизации на состояние биосферы.

Радиационное  загрязнение биосферы

    Радиационные   загрязнения   имеют   существенное   отличие    от    других. Радиоактивные  нуклиды  -  это  ядра  нестабильных   химических   элементов, испускающие   заряженные   частицы   и   коротковолновые    электромагнитные излучения. Именно эти частицы  и  излучения,  попадая  в  организм  человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в  том числе и лучевая. В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности,  и  человек,

как и  все  живые  организмы,  всегда  подвергался  естественному  облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхождения  и радиоактивных  нуклидов,  находящихся   в   окружающей   среде.   Внутреннее облучение  создается  радиоактивными  элементами,  попадающими  в   организм человека с воздухом, водой и пищей.

Для  количественной  характеристики  воздействия   излучения   на   человека

используют  единицы - биологический  эквивалент  рентгена  (бэр)  или  зиверт (Зв): 1 Зв  =  100  бэр.  Так как радиоактивное излучение может вызвать серьезные изменения в организме, каждый человек должен знать допустимые  его дозы.

В результате внутреннего и внешнего  облучения  человек  в  течение  года  в

среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю свою  жизнь  около  7

бэр. В  этих дозах облучение не приносит вреда человеку.  Однако  есть  такие

местности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди,  живущие  в высокогорных районах, за счет космического излучения могут получить  дозу  в несколько раз большую. Большие дозы излучения могут быть в  местностях,  где содержание естественных радиоактивных источников велико.  Так,  например,  в Бразилии  (200  км  от  Сан-Паулу)  есть  возвышенность,  где  годовая  доза составляет 25 бэр. Эта местность необитаема. Наибольшую  опасность  представляет  радиоактивное  загрязнение  биосферы  в результате деятельности человека. В настоящее время  радиоактивные  элементы достаточно широко используются в различных областях.  Халатное  отношение  к хранению   и   транспортировке   этих   элементов   приводит   к   серьезным радиоактивным  загрязнениям.  Радиоактивное  заражение   биосферы   связано, например, с испытаниями атомного оружия. Во второй половине нашего столетия начали  вводить  в  эксплуатацию  атомные электростанции,  ледоколы,  подводные  лодки  с  ядерными  установками.  При нормальной  эксплуатации   объектов   атомной   энергии   и   промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными  нуклидами  составляет  ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях  на атомных объектах. В настоящее время  все  острее  встает  проблема  складирования  и  хранения радиоактивных отходов военной промышленности  и  атомных  электростанций.  С каждым годом они представляют все большую опасность  для  окружающей  среды. Таким образом, использование ядерной энергии поставило  перед  человечеством новые серьезные проблемы.

                         Химическое загрязнение биосферы

      В основном существуют три  основных  источника  загрязнения   атмосферы: промышленность,  бытовые  котельные,  транспорт.  Доля   каждого   из   этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в  зависимости  от места.  Сейчас  общепризнанно,  что  наиболее   сильно   загрязняет   воздух промышленное  производство.

 Источники  загрязнений  -  теплоэлектростанции,  которые  вместе  с  дымом

выбрасывают  в  воздух  сернистый   и   углекислый   газ;   металлургические

предприятия,  особенно цветной металлургии, кото рые выбрасывают  в   воздух оксилы  азота,   сероводород,   хлор,  фтор,   аммиак,  соединения  фосфора, частицы и соединения ртути   и мышьяка;  химические и цементные заводы.  Вредные газы  попа  дают  в воздух в результате сжигания  топлива  для  нужд  промышленности,  отопления жилищ,  работы транспорта, сжигания и  переработки  бытовых  и  промышленных отходов.  Атмосферные  загрязнители  разделяют  на  первичные,   поступающие непосредственно  в атмосферу, и  вторичные,  являющиеся   результатом  превращения  последних.. Основным источником пирогенного загрязнения  на  планете  являются  тепловые электростанции,  металлургические  и   химические   предприятия,   котельные установки, потребляющие более 70%  ежегодно добываемого твердого  и  жидкого топлива.  Основными   вредными     примесями    пирогенного    происхождения являются следующие:

      а) Оксид  углерода.  Получается  при  неполном  сгорании  углеродистых

веществ.  В воздух он попадает в  результате  сжигания  твердых  отходов,  с

выхлопными  газами и выбросами промышленных предприятий.

     б)   Сернистый   ангидрид.    Выделяется   в    процессе    сгорания

серусодержащего топлива или  переработки  сернистых  руд.

   в) Серный  ангидрид.   Образуется  при окислении сернистого ангидрида.

Конечным  продуктом реакции является  аэрозоль  или раствор  серной   кислоты в  дождевой  воде,   который   подкисляет   почву,   обостряет   заболевания дыхательных  путей  человека.  Пирометаллургические  предприятия  цветной  и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают  в  атмосферу   десятки миллионов тонн  серного ангидрида.

  г) Сероводород и сероуглерод. Поступают  в  атмосферу   раздельно  или

вместе  в другими соединениями серы.  Основными источниками выброса  являются предприятия       по       изготовлению        искусственного       волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.

д)   Оксилы    азота.    Основными    источниками   выброса   являются

предприятия, производящие азотные удобрения,   азотную  кислоту  и  нитраты,  анилиновые красители,  нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.

е) Соединения фтора. Источниками  загрязнения  являютсяпредприятия  по

производству  алюминия,   эмалей,   стекла,   керамики,   стали,   фосфорных

удобрений.  Фторосодержащие  вещества  поступают   в    атмосферу   в   виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия  и  кальция.

Соединения  характеризуются токсическим  эффектом.

 ж) Соединения  хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,

производящих  соляную   кислоту,   хлоросодержащие  пестициды,  органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.

Заключение

Хозяйственная деятельность  человека,  приобретая  все  более  глобальный

характер,  начинает  оказывать  весьма   ощутимое   влияние   на   процессы,

происходящие  в  биосфере.  К  счастью,  до  определенного  уровня  биосфера способна  к  саморегуляции,  что  позволяет  свести  к  минимуму  негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера  уже не в состоянии поддерживать  равновесие.  Начинаются  необратимые  процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже  столкнулось  в ряде регионов планеты.

Из-за  увеличения  масштабов   антропогенного   воздействия   (хозяйственной  деятельности  человека),   особенно   в   последнее   столетие,   нарушается равновесие  в  биосфере,  что  может  привести  к  необратимым  процессам  и поставить вопрос о возможности жизни на планете.  Это  связано  с  развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и  других  видов деятельности человека без учета  возможностей  биосферы  Земли.  Уже  сейчас перед  человечеством  встали  серьезные  экологические  проблемы,  требующие незамедлительного решения.