ассимиляционные функции растений, органы дыхания животных и приводит к различным заболеваниям. Высокое содержание в воздухе диоксида серы ингибируют процессы фотосинтеза и дыхания растений, что вызывает их гибель.
К косвенному воздействию относят изменение условий обитания в результате загрязнения человеком атмосферного воздуха, водных ресурсов, почвы пестицидами и минеральными удобрениями, а также внесение человеком в растительные сообщества чуждых видов растений – интродуцентов.
Помимо лесов, человек оказывает отрицательные воздействия и на другие растительные сообщества путем выкашивания, выпаса скота, сбора ягод и лекарственных растений и др.
Антропогенное воздействие на биотические сообщества вызывает серьезные экологические последствия на биосферном и на популяционном уровнях. Так, на обезлесенных территориях возникают сели и оползни, глубокие овраги, ухудшается состав атмосферы, изменяется водный режим, исчезают многие виды растений и животных и др. В засушливых районах уничтожение древесно-кустарниковой растительности приводит к опустыниванию территорий.
На жизнедеятельность растений отрицательно влияют выхлопные газы автомобилей, которые содержат 60 % всех вредных веществ в воздухе. Так, под их воздействием у вяза и дуба уменьшаются хлоропласты, уменьшается число и размер листьев, продолжительность жизни.
В результате разрушения человеком природных сообществ многие виды растений или исчезли, или находятся под угрозой исчезновения.
48. Воздействие промышленности и транспорта на окружающую среду
Промышленность оказывает отрицательное воздействие на всю биосферу в целом, однако наиболее часто страдают от промышленной деятельности атмосфера и гидросфера. Большая часть загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу, участвует в химических реакциях. Так, при взаимодействии с водой, многие вещества образуют растворы кислот в атмосфере и выпадают в виде осадков, повышая кислотность почв и водоемов. Это приводит к снижению плодородия почв и деградации растительного покрова. В водоемах гибнут водная растительность, рыба, микроорганизмы. От кислотных осадков разрушаются здания, металлические конструкции и др.
В результате действия солнечных лучей на содержащиеся в воздухе газовые примеси (оксиды азота, сернокислого газа и др.) образуются твердые частицы, увеличивающие газовое загрязнение атмосферы. Промышленные газы вызывают у человека различные заболевания дыхательной системы, разрушают хлорофилл в растениях.
Основными загрязнителями атмосферного воздуха являются пыль, оксиды серы и углерода. Большую часть соединений серы выбрасывают в атмосферу предприятия черной и цветной металлургии и тепловые станции.
Промышленные сбросы отходов в водоемы и реки вызывают качественное истощение гидроресурсов. Также растет загрязнение морских вод нефтепродуктами, химическими веществами, сточными водами городов, расположенных на берегах морей и океанов, что влечет гибель морских организмов.
Кроме промышленности, на окружающую среду негативно влияет и транспорт. Морской транспорт загрязняет моря отходами топлива, хозяйственными и бытовыми стоками. Часто происходят морские аварии, особенно аварии нефтеналивных судов, при которых большое количество нефтепродуктов попадает в море. Основные виды загрязнения океана – нефтяные пятна и комочки, дисперсная нефть. Результатом нефтяных аварий является гибель птиц, моллюсков, рыб.
Автомобильный транспорт способствует попаданию в атмосферу продуктов неполного сгорания топлива – смолы, оксиды углерода, соединения серы и азота. Автомобили планеты потребляют в 4 раза больше кислорода, чем требуется человечеству для дыхания.
Авиатранспорт. Воздушные лайнеры создают большие шумовые зоны.
Авиация способствует распространению инфекций и эпидемий. Участились случаи столкновений самолетов с птицами, в результате таких аварий гибнут и птицы, и люди. Лайнеры загрязняют верхние слои атмосферы выхлопными газами.
Железнодорожный транспорт. Локомотивы, работающие на дизельном топливе, выделяют в воздух отработанные газы. Посредством железнодорожного транспорта также перевозятся экологически опасные грузы (взрывчатые, химические, радиоактивные вещества).
49. Источники загрязнения биосферы радиоактивными веществами
В результате создания и испытания ядерного оружия происходит радиоактивное загрязнение обширныхтерриторий. В настоящее время производство атомных бомб и их испытание осуществляются в Азии, Северной Америке и Европе. В водах морей и океанов плавают подводные лодки с атомными реакторами, в воздух постоянно поднимаются самолеты с атомными бомбами, при аварии которых подвергаются радиоактивному загрязнению все компоненты биосферы.
Ядерный конфликт между странами чреват возникновением экологической катастрофы, так как общая мощность ядерного оружия мира превышает миллион бомб, равных по мощности сброшенной на Хиросиму.
С 1945 г. ведется интенсивное радиоактивное загрязнение биосферы (до 2000 г. в мире произведено около 2 тыс. испытательных взрывов), что привело к увеличению уровня естественного радиоактивного фона географической оболочки планеты. При ядерных взрывах образуются изотопы с коротким периодом полураспада и изотопы с длительным периодом полураспада (от нескольких десятилетий до нескольких тысяч лет). Первые (например, барий– 140) представляют наибольшую опасность, так как находятся вблизи места ядерного взрыва и дальше не распространяются. К изотопам с длительным периодом полураспада относится, например, углерод-14, период полураспада которого составляет более 5 тыс. лет. При накоплении его в растительных и животных организмах возникают генетические мутации, проявляющиеся через несколько поколений.
Основными источниками, поддерживающими естественный радиоактивный фон, являются космические лучи, радиоактивные элементы, содержащиеся в горных породах, радиоактивные газы почв.
Живые организмы защищены толщей воздуха от избыточного излучения космоса. Интенсивность космического излучения зависит от высоты над уровнем моря, напряженности электромагнитного поля Земли, поэтому она возрастает при увеличении высоты над уровнем моря и от экватора к полюсам.
В состав земной коры входят радиоактивные элементы (радий, уран, торий и др.), содержание которых максимально в кислых магматических породах. Их интенсивность меняется в зависимости от типа ландшафта – чем толще осадочные слои, лежащие над гранитами и базальтами, тем ниже естественный радиоактивный фон; водная толща океана защищает от ионизирующего излучения базальтов дна. На уровень радиоактивного фона также оказывает влияние снеговой покров.
В почвах содержание радиоактивных веществ определяется материнскими породами. При радиоактивном распаде тория и радия в почвах образуются радиоактивные газы.
Кроме внешнего облучения все организмы испытывают внутреннее облучение, обусловленное радиоактивными веществами, содержащимися в пище (например, калий-40).
50. Экстремальные виды воздействий на биосферу
Экстремальные воздействия на биосферу можно разделить на природные (стихийные бедствия) и антропогенные (аварии, войны и др.).
По происхождению стихийные бедствия подразделяются на эндогенные (связанные с внутренней энергией Земли) и экзогенные (обусловленные силой тяжести и энергией Солнца).
К ним относят:
1) землетрясения, которые могут привести к катастрофическим экологическим последствиям;
2) цунами, сейсмические явления, возникающие на дне океанов;
3) вулканические извержения.
Экзогенные стихийные бедствия:
1) наводнения – временное затопление водой обширной части суши при подъеме уровня в реках, озерах и др.;
2) тропические штормы – движение воздушных масс с огромной скоростью;
3) нетропические штормы – циклоны и ураганы, возникающие над океаном со скоростью ветра более 30 м/с;
4) засуха – длительный период сухой погоды с незначительным количеством или полным отсутствием осадков.
К экзогенным также относят оползни, селевые потоки и обвалы.
Самое мощное разрушительное антропогенное воздействие на биосферу – войны, наносящие огромный урон популяции человека и экологическим системам. Так, вовремя Второй мировой войны погибло 55 млн человек, военным действиям подвержена территория площадью 3,3 млн км2. В 1991 г. в Персидском заливе было взорвано 1250 нефтяных скважин, в результате чего ежедневно сгорал 1 млн нефти, загрязняя атмосферу на сотни километров.
Преднамеренные антропогенные воздействия на окружающую природную среду в военных целях – называются экоцидом.
Наиболее опасным является оружие массового поражения – химическое, бактериологическое и ядерное.
Химическое оружие применяется для отравления человека и биоты различными отравляющими веществами (например, нервно-паралитического действия – зарин, зоман и др.). Эти вещества вызывают не только гибель людей, но и оказывают отрицательное воздействие на природные экосистемы, гибнут растения и позвоночные животные.
Бактериологическое – бактериальные средства (вирусы, бактерии и др.), а также токсины, вызывающие массовое поражение людей (например, такие заболевания как холера, чума и др.).
Ядерное оружие обладает большой мощностью и поражающим действием, определяющимся воздействиями на природную среду светового излучения, проникающей радиации, ударной волны, радиоактивного заражения.
Техногенная экологическая катастрофа– авария технического устройства (АЭС и др.), приводящая к негативным изменениям окружающей среды, гибели живых организмов, экономическому ущербу.
51. Город как новая среда обитания человека
Урбанистическая система – неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экологических систем (Н. Ф. Реймерс, 1990 г.).
Город состоит из следующих функциональных зон:
1) промышленных зон – территорий с большим количеством промышленных объектов химической, металлургической, машиностроительной и других отраслей, являющихся основными источниками загрязнения окружающей среды;
2) селитебных зон – территории сосредоточения административных зданий, домов, микрорайонов и т. п.;
3) лесопарковых зон – территории зеленых насаждений вокруг города, рассчитанные для отдыха людей, развлечений и спорта.
Внутри города находятся городские парки – насаждения деревьев, кустарников и цветов, занимающие большие территории города и служащие для отдыха людей. Но в отличие от естественных лесных сообществ и лесопарков городские парки, а также скверы не являются саморегулируемыми системами.
Лесопарковую зону, городские парки и территории для отдыха людей называют рекреационными зонами.
Развитие процессов урбанизации приводит к усложнению городской инфраструктуры. Значительные участки занимают транспорт и транспортные сооружения (автодороги, гаражи, АЗС, СТО, железные дороги, аэродромы и др.). Транспортные системы проходят через все функциональные зоны города и влияют на городскую среду.
Городская среда, окружающая человека, – совокупность абиотической и социальной сред, взаимовлияющих на человека и его хозяйство. Урбосреду можно разделить на природную среду и измененную человеком природную среду (антропогенные ландшафты, переходящие в искусственную среду). В целом городская среда является частью техносферы, или биосферы, измененной деятельностью человека.
На территориях городов, в урбоэкологических системах выделяют группу систем, обусловливающих сложность взаимодействия зданий с окружающей средой и называемых природно-техническими системами (А. А. Трофимов, 1985 г.). Данные системы тесно связаны с антропогенными ландшафтами, их рельефом и геологическим строением.
Итак, урбосистемы представляют собой скопление людей, жилых и промышленных комплексов. Урбосистемы искусственно регулируются и поддерживаются человеком, и их существование зависит от энергии горючих ископаемых и атомно-энергетического сырья.
В среде урбосистем возникают проблемы утилизации и реутилизации добываемых природных ресурсов, загрязнения и очистки окружающей среды, изоляции хозяйственной деятельности от природного обмена веществ и потока энергии в естественных экологических системах.
52. Экологические принципы рационального природопользования. Мониторинг
Основные принципы рационального природопользования:
1) принцип системного подхода, всесторонне оценивающий влияние производства на среду и ее ответных реакций. Согласно этому принципу ни один природный ресурс не может сохраняться и использоваться независимо от других ресурсов. Так, например, внесение удобрений в почву влечет за собой загрязнение водных ресурсов;
2) принцип оптимизации, заключающийся в принятии наиболее правильных решений в использовании природных ресурсов;
3) принцип опережения, который заключается не в увеличении количества вовлекаемых и используемых природных ресурсов, а в более полном использовании этого же количества путем ресурсосбережения и разработки новых, более совершенных технологических процессов;
4) принцип гармонизации, основанный на гармоничных отношениях природы и производства путем создания и использования природно-технических, эколого-экономических или геотехнических систем – комплекс какого-либо производства и взаимодействующих с ним компонентов окружающей среды. Такие системы обеспечивают высокие показатели производства и одновременно поддерживают благоприятную экологическую обстановку на своей территории. Здесь обязательно предусмотрено прогнозирование и предотвращение нежелательных и опасных ситуаций. Такая система имеет службу управления, которая должна своевременно выявлять возможные вредные воздействия и корректировать их. Обнаружение опасных ситуаций достигается постоянным сбором информации о состоянии природной среды посредством наблюдений за ее изменениями, вызываемыми деятельностью человека. Данные системы называются мониторингом, и именно они осуществляют контроль над загрязнением воздуха, воды, почвы, состоянием живых организмов, а на предприятиях – контроль над сбросами и пылегазовыми выбросами.
Выделяют следующие виды мониторинга:
1) локальный мониторинг – наблюдение, проводимое в особо опасных зонах за изменением различных показателей состава природных ресурсов;
2) региональный мониторинг – наблюдение за состоянием экосистем крупных природно-территориальных комплексов, изучение трофических связей и их нарушения, анализ показатели антропогенных воздействий на природную среду в данных регионах;
3) глобальный мониторинг – слежение за общемировыми процессами в атмосфере, гидросфере, литосфере, флоре и фауне, т. е. в биосфере планеты, включая все экологические компоненты. Глобальный мониторинг окружающей среды осуществляется в рамках ЮНЕП (орган ООН) и Всемирной метеорологической организацией.
53. Способы защиты окружающей среды от отходов производства и потребления
В настоящее время экологической проблемой становится накопление опасных отходов. Рассмотрим способы защиты окружающей природной среды от твердых бытовых и промышленных отходов, а также от диоксинсодержащих и радиоактивных.
Основные методы переработки твердых бытовых отходов:
1) сжигание отходов на специальных мусоросжигательных заводах;
2) компостирование для получения азотных удобрений или биологического топлива (перспективный метод);
3) строительство полигонов для частичной переработки и захоронения отходов – наиболее приемлемый метод;
4) сортировка, утилизация и реутилизация полезных компонентов;
5) пиролиз (нагревание при температуре 1700 °C без доступа воздуха).
Утилизация практически всех компонентов, способствующая снижению загрязнения окружающей среды, но является очень трудоемким технологическим процессом. Основные методы ликвидации и переработки твердых промышленных отходов– захоронение на полигонах, сжигание, складирование в поверхностных хранилищах.
Токсичные твердые промышленные отходы обезвреживают на полигонах, а для защиты почвы и грунтовых вод в отходы вносят вещества-отвердители (жидкое стекло, цемент и др.). Земельные участки для захоронения выбирают соответственно "Санитарным правилам о порядке накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов". Запрещается размещать полигоны в заболоченных местах, в зонах санитарной охраны курортов, в зонах оползней и снежных лавин, в зеленых зонах городов.
Сложной и нерешенной проблемой остается обезвреживание и захоронение диоксинсодержащих и радиоактивных отходов.
В России правовые основы обеспечения радиационной безопасности определены Федеральным законом от 03.01.1996 г. № 3-Ф3"О радиационной безопасности населения".
Разработанными методами утилизации радиоактивных отходов являются сжигание в керамических печах и перемещение продуктов переработки в хранилища-могильники, цементирование и др. Для утилизации жидких радиоактивных отходов используют отвердители (цемент, жидкое стекло, битум). В России действуют примерно 20 специальных комбинатов и пунктов захоронения радиоактивных отходов.
Для утилизации диоксиносодержащих отходов в России большую роль сыграло принятие в 1993 г. проекта первого этапа Федеральной программы "Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксинподобных токсикантов". Сейчас в нашей стране утверждены нормы предельно допустимых концентраций для диоксинов, разработаны и запущены в производство технологии очистки воды от диоксинов с помощью сорбции на гранулированных активных углях.