Введение
1.ПОНЯТИЕ И ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКЕ
2. ОСБЕННОСТИ АНТРОПОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ 3.АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЛИТОСФЕРУ 3.1 Антропогенное влияние на круговорот веществ
3.2 Антропогенное прогибание зем6ной коры
3.3 Антропогенные землетрясения
3.4 Антропогенное влияние на геоморфологические процессы
4.АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ
4.1 Масштабы загрязнения атмосферного воздуха
4.2 Загрязнение атмосферы транспортом
4.3 Загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий
4.4 Проблема «парникового эффекта»
5.АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ
5.1 Общие запасы, размещение и использование водных ресурсов
5.2 Загрязнение поверхностных вод суши
5.3 Загрязнение подземных вод
5.4 . Загрязнение Мирового океана
6. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ
6.1 Понятие биосферы
6.2 . Антропогенное воздействие на почву
6.3 Антропогенное воздействие на растительный и животный мир
Заключение
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ
Масштабы воздействия человека на природу в XX в., особенно в 40-х гг значительно возросли. Научно-техническая революция как результат великих открытий в биологии, физике, химии и многих других науках намного расширила технические возможности человека. Предсказания академика В. И. Вернадского об огромных масштабах антропогенных изменений природных условий стали реальностью. Мощность средств воздействия на природную среду удваивается через 12 — 15 лет. Такое неконтролируемое использование природной среды может перешагнуть через порог ее самозащиты.
С середины XX в. появились качественно новые формы воздействия .человека на природу. Одна из них — выработка атомной энергии. В настоящее время атомная энергетика играет заметную роль н производстве электроэнергии- во многих развитых странах. Однако в последние годы активизировалось движение общественности многих государств против дальнейшего наращивания доли атомных электростанций в производстве энергии, особенно после чернобыльской трагедии.
Другим важным событием XX в. явилось освоение космоса. Космические летательные аппараты зондируют и исследуют поверхность планет Солнечной системы. Человек побывал на Луне. Можно говорить о распространении антропогенного воздействия на "ближний" космос.
Антропогенные процессы воздействия на природу подчиняются законам развития не природы, а общества. Поэтому они часто входят в противоречие с естественным ходом развития нашей планеты. Как правило, ответная реакция природных систем не предусматривается, возникают кризисные ситуации. Современность характеризуется особенно резким обострением взаимосвязей между обществом и природой. Человечество оказалось на грани экологической катастрофы. У него нет альтернативы — либо оно решит экологические проблемы, либо погибнет от последствии своей деятельности.
1. ПОНЯТИЕ И ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯО ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКЕ
В основе учения о природной среде и ее взаимосвязи с деятельностью человека лежит концепция о географической оболочке Земли — целостной саморазвивающейся системе, находящейся в подвижном равновесии. Эта концепция раскрывает существующие в природе взаимосвязи, роль отдельных компонентов в развитии географической оболочки в целом и их ресурсное значение [31].
Учение о географической оболочке связывается с именем А. А. Григорьева. Именно им в 1932 г. была сформулирована мысль о том, что земная поверхность представляет собой качественно особую вертикальную физико-географическую зону или оболочку, характеризующуюся глубоким взаимопроникновением и активным взаимодействием литосферы, атмосферы и гидросферы, возникновением и развитием именно в ней органической жизни, наличием сложного, но единого физико-географического процесса.
Географическая оболочка как природный комплекс наивысшего ранга изучается "Общим землеведением".
«Географическая оболочка отличается тем, что в ее состав входит вещество в трех агрегатных состояниях (в других сферах — в основном в каком-либо одном); в ней процессы протекают за счет как космических, так и теллурических источников энергии ( в других сферах – в основном за счет одного из них ); только в ней есть жизнь; здесь возникло и развивается человеческое общество» [17,с. 78].
По современным представлениям, средняя мощность географической оболочки составляет 55 км. За ее верхнюю границу принимают тропопаузу — переходный слой от тропосферы к стратосфере, расположенной на высоте 8 — 10 км в приполярных широтах, 10 — 12 — в умеренных, 15 — 16— в тропических и 17 км — над экваторам. Выше, на уровне 25 — 30 км, в стратосфере проводят верхнюю границу А. А. Григорьев, А. М. Рябчиков, С. В. Калесник. На этой высоте находится слой максимальной концентрации озона, являющийся своеобразным экраном Земли и защищающий биосферу от избытка ультрафиолетовых лучей.
Нижнюю границу географической оболочки одни ученые отодвигают до той части литосферы, где скорость распространения продольных и поперечных упругих волн скачкообразно меняется (граница "Мохо"), или даже несколько ниже (А. А. Григорьев, А. М. Рябчиков, Д. Л. Арманд, Ф. Н. Мильков). Другие относят ее к зоне гипергенсза в верхней части земной коры, т. е. к той толще, где происходит химическое и физическое преобразование минеральных веществ под действием атмосферы, гидросферы и живых организмов (С. В. Калесник, А. Г Исаченко). И. М. Забелин связывает нижнюю границу географической оболочки с нижним пределом распространения органической жизни и воды в жидком состоянии.
Границы, в которых рассматривается географическая оболочка, определены не произвольно. Так, тропосфера включена в нее потому, что она находится в постоянном взаимодействии с поверхностью земли и ей свойственна географическая поясность, литосфера — потому, что ее возникновение и развитие происходили под влиянием других сфер (атмосферы, гидросферы и биосферы), в более глубоких слоях их воздействие уже не прослеживается.
2.ОСОБЕННОСТИ АНТРОПОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Основные особенности антропогенных процессов следующие:
1. Протекание антропогенных процессов происходит в системе природа — человек. Психологический стимул человеческой деятельности — получение экономических или личных "выгод", если эти процессы формируются сознательно. Но, несмотря на развитие науки, часто при решении проблем, связанных с взаимодействием природы и человека, определяющей является перспектива получения сравнительно кратковременных частных выгод без учета дальнейших последствий для развития данного природного объекта и планеты в целом. Общую направленность человеческой деятельности в смысле воздействия на природу можно сформулировать как тенденцию к замене естественной среды обитания искусственной, она наблюдается в энергетическом и сельском хозяйстве, Промышленности. Сознательное ослабление этой тенденции отмечается только в заповедниках.
2. Энергетической основой возникновения сознательно программируемых антропогенных процессов является преобразованная или выработанная человеком энергия с помощью созданной им техники. Дальнейший ход данных процессов так же, как и развитие значительной части незапрограммированных антропогенных процессов и последствий, протекает при участии природных космических эндогенных и экзогенных факторов.
3. Антропогенные процессы по скорости протекания значительно превосходят природные — примерно на 5 — 6 порядков, а продолжительность их во столько же раз уступает природным (например месторождения полезных ископаемых формируются миллионы лет, а вырабатываются человеком за десятки лет).
4. Цикличность антропогенных процессов почти не выражена. Она основном связывается с работой транспорта, иногда другой деятельностью и является отражением цикличности природных процессов.
5. Вторжение в природные круговороты вещества и энергии во все возрастающих масштабах обусловлено НТР и увеличивающейся мощностью технических средств воздействия на природу.
6. В результате роста хозяйственной деятельности человека и антропогенного преобразования среды обитания происходит многократное пропускание воды и воздуха через производственные процессы, что приводит к замене геохимических циклов технохимическими.
7. Антропогенные процессы способствуют .упрощению видового состава биосферы. Полностью исчезли сотни видов растений и животных. С другой стороны, много полезных видов растений и животных подвергаются вещественной и энергетической антропогенной стимуляции, а вредных (сорняки, грызуны и т. д.) - целенаправленному уничтожению.
Человек все больше отделяется духовно от природы. Окружение его в основном начинают составлять техногенные пейзажи, что в свою очередь сильно сказывается на психоневрологическом " состоянии человека. Он становится катализатором техногенного преобразования вещества и энергии планеты.
3. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЛИТОСФЕРУ
3.1. Антропогенное влияние на круговорот веществ
Рост промышленного производства требует все больших объемов потребления минеральных ресурсов. В настоящее время недра дают 75 % сырья для химической промышленности, около 85 % электроэнергии получают из энергетических видов полезных ископаемых. Начиная с 60-х гг. XX в. геохимическая деятельность человека не уступает по мощности природным процессам. Естественный круговорот вещества все больше заменяется искусственным. Человечество ежегодно извлекает из недр и освобождает при сгорании горючих ископаемых (особенно угля) многие химические элементы в равном или в большем количестве, чем их потребляется растительностью суши для создания годового прироста.
Ежегодно в мире добывается больше, чем включается в биологический круговорот: кадмия в 100 раз, сурьмы в 150, ртути в 110, свинца в 35, мышьяка и железа в 15, урана в 6, олова в 5, меди в 4, молибдена в 3 раза. Добыча таких химических элементов, как серебро, хром, никель, цинк, примерно равна ежегодному потреблению растительностью [18 ].
Общее мировое производство основных металлов характеризуется следующими показателями (т. в год): железо — п • 10 , марганец, алюминий — п • 107, медь, цинк, свинец — п • 106, никель, олово — п • 104, ртуть, серебро — п • 103. Выплавка металлов увеличивается примерно на 40 % каждые 10 лет, причем металлические руды извлекаются в количествах, не пропорциональных содержанию металлов в земной коре.
Множество химических элементов и их соединений освобождается при сжигании угля и рассеивается в окружающей среде, причем в масштабах, больших, чем при добыче. Ежегодно при сжигании угля выделяется больше, чем включается в биологический круговорот: ртути в 8 700 раз, мышьяка в 125, урана в 60, кадмия в 40, лития и бериллия в 10, олова в 3 - 4 раза [18]. Основная масса рассеянных элементов попадает в пределы наземных экосистем, поскольку добыча металлов и сжигание угля происходят на суше. Хотя часть этих элементов с речным стоком и в результате циркуляции воздушных масс выносится в моря и океаны, тем не менее ежегодно поверхность суши обогащается ими на миллионы тонн.
Соотношение между техногенной и природной миграцией отдельных металлов показано в табл. 3.1.
Таблица 3. 1
Сопоставление масс металлов, вовлеченных в техногениую и природную миграцию, тыс. т в год [31], с добавлениями)
Элемент
Годовая добыча
Выделение при сжигании каменного угля
Захват годовым приростом растительности суши
Вынос растворенных форм речным стоком
Марганец
24000 (1989)
310,0
41400
370,0
Медь
8700 (1991)
23,0
1700
260,0
Цинк
5200 (1991)
100,0
8600
740.0
Свинец
4400 (1991)
20,0
430
37,0
Хром
2000 (1991)
37,0
310
37,0
Никель
700 (1991)
10,0
350
74,0
Олово
180 (1991)
3,0
69
19,0
Молибден
98 (1991)
4,0
100
37,0
Кобальт
23 (1990)
4,0
173
11,0
Кадмий
26 (1991)
2,5
1
7,4
Титан
37 (1990)
3200,0
5600
110,0
Серебро
10 (1990)
3,0
7
11,0
Ртуть
5,5 (1990)
0,5
2
2,6
Важная особенность металлов — способность к активному рассеиванию. За последнее десятилетие только в результате истирания и коррозии было рассеяно (тыс. т): меди — 600, цинка — 500, свинца — 300, молибдена — 30 [18]. Множество металлов используется в промышленности, но при этом часть их уходит с промышленными стоками.
Человеческая деятельность способствует активному латеральному перераспределению вещества при транспортировке из одного региона в другой, концентрации его в виде отдельных конструкций и орудий производства и т. д.
Огромные масштабы воздействия промышленного производства на круговорот вещества все чаще вызывают озабоченность человечества. Географическая оболочка может не выдержать такого натиска, и естественные связи нарушатся, что приведет к катастрофическим последствиям для самого человека. Поэтому в последние годы пристальное внимание уделяется прогнозам в развитии промышленного производства и соответственно масштабам воздействия на круговороты химических элементов. Считается, что мировое потребление и добыча важнейших видов минерального сырья на рубеже XX. — XXI вв. в сравнении с уровнем 70-х и начала 80-х гг. увеличатся примерно в 1,5—2 раза.
Если даже предположить, что уровень добычи минеральных ресурсов, достигнутый в 80-х гг., останется таким же до 2000 г., то за последние 20 лет XX в. из недр планеты потребовалось бы извлечь 74 млрд т угля, 60 млрд т нефти, 30 млрд т газа, 18 млрд т железной руды (табл. 3.2).
Таблица 3.2
Возможные объемы добычи минерального сырья к 2000 г. [31]
Вид минерального сырья
Современный годовой объем добычи (по данным за 1991 — 1992 гг.)
1981 — 2000 гг.
Возможные объемы добычи
Вариант I
Вариант II
(при сохранении до 2000 года современного уровня добычи)
(при небольшом ежегодном росте добычи)
Уголь, млрд
2.200
74.0
76.0-79.0
Нефть, млрд т
3.112
60.0
61.0-62.0
Природный газ млрд. т
1.762
30.0
33.0-35.0
Железная руда, млрд. т
0.900
18.0
19.0-22.0
Бокситы млрд. т
0.113
1.6
1.8-2.0
Медь, млн. т
8.700
120.6
130.0-140.0
Никель, млн. т
0.700
10.0
12.0-14.0
Молибден,млн. т
0.100
2.0
2.1-2.2
3.2 Антропогенное прогибание земной коры
Антропогенное прогибание земной коры связано в основном с концентрацией дополнительной нагрузки в отдельных районах. Нарушение равновесия в земной коре происходит при добыче твердых полезных ископаемых, откачке флюидов — воды, нефти, газов, создании водохранилищ, строительстве городов. Значительные прогибания и оседания земной поверхности наблюдаются в местах длительной добычи каменного угля. Такие процессы обнаружены в Силезии, Рурском бассейне, в Японии, США, Англии. В СНГ — на Донбассе, в Подмосковном бассейне.
В процессе добычи нефти и газа меняется давление в нефтегазоносных структурах, что влечет за собой изменение гидро- и теплорежима осваиваемых территорий. Часто происходят значительные изменения на поверхности в результате смещения и уплотнения горных пород: Примером может служить город-гавань Лонг-Бич около Лос-Анджелеса. В результате откачки флюидов скорость оседания поверхности достигла порядка 10 — 70 см в год. Общее опускание составило 8,8 м на площади примерно 2700 км .
В последние десятилетия были получены инструментальные данные о проседании земной коры в районах крупных водохранилищ. Огромные массы воды создают дополнительную, нагрузку на твердую оболочку, нарушая изостатическое равновесие. Такие явления отмечены в районе водохранилищ: Мид на р. Колорадо, Красноярского на р. Енисей, Братского на Ангара, на р. Чирчик, на р. Нарын и т. д.
Большие города также вызывают опускание масс земной поверхности, так как концентрируют здания, промышленные предприятия, транспорт и т. д. В частности, в Москве скорость опускания составляет 1 — 2 мм в год, особенно усиливается этот процесс в местах прокладки подземных тоннелей.
3.3 Антропогенные землетрясения
Антропогенные землетрясения возникают в результате: а) изменения гидростатических и гидродинамических условий при откачке из коры флюидов или их внедрении; б) извлечения твердых полезных ископаемых; в) перераспределения нагрузок на земную кору .при создании водохранилищ.
При указанных видах деятельности нарушается изостатическое равновесие почти по всей толще земной коры. Особенно широко известны землетрясения в районах нефтегазодобычи. География их довольно широка: Калифорния (октябрь 1976, август 1977, май 1979, январь 1980, 1990), Мексика (март 1979, 1989), Карпаты (март 1977, январь 1990), г. Газли (май, июнь 1976, июнь 1978), г. Грозный (март 1978), г. Махачкала (март 1978), Южный Сахалин (июнь 1977) и др. [17]. Эти землетрясения имеют различные характеристики в зависимости от масштаба человеческой деятельности, степени изменения земных слоев, геологической и тектонической ситуации.
В последние годы в результате повторных высокоточных геодезических измерений в районах водохранилищ обнаружены постоянные колебательные движения в зонах подтопления берегов, особенно в сейсмоактивных горных районах. Существенное условие — наличие гидравлической связи подземных вод вплоть до глубоких слоев. Кроме того, факторами, влияющими на частоту повторения землетрясений близ водохранилищ, помимо геологических условий являются скорость подъема уровня воды в водохранилище, продолжительность роста нагрузки, достигнутый максимум нагрузки и период времени, в течение которого поддерживается высокий уровень воды.
Подземные ядерные взрывы также представляют собой эквивалент землетрясений с магнитудой 5,0 — 6,8. Они могут вызывать взрывы в земной, коре, смещения пород и пр. Поэтому их все большее применение в ряде стран для образования озерных котловин, гашения газовых пожаров, создания подземных полостей и других целей вызывает необходимость прогнозировать побочные Сейсмические и тектонические последствия.
3.4 Антропогенное влияние на геоморфологические процессы
Человек оказывает на геоморфологические процессы непосредственное или опосредованное влияние, в результате чего изменяется рельеф.
Непосредственное воздействие человека на рельеф в больших масштабах проявляется в результате добычи полезных ископаемых и создания инфраструктуры. При открытых горных выработках создаются котлованы, превосходящие но масштабам естественные формы рельефа. Строительство железнодорожных и шоссейных дорог предполагает отсыпку насыпи и соответственно создание положительной формы рельефа протяженностью в тысячи километров. Человек всегда преобразует рельеф при городской, промышленной застройке территории для получения достаточно ровных площадок, или, наоборот, ступенчатых, либо каких-то иных поверхностей, заданных коммунально-жилищными или технологическими условиями возведения строительных объектов. В связи с этим могут быть засыпаны овраги, речные протоки или созданы арыки, каналы и целые водохранилища.
Значительные изменения в строении земной поверхности происходят в результате косвенного воздействия человека. Для примера возьмем водохозяйственную деятельность. Создание крупных водохранилищ на реках вызывает серию негативных явлений, влияющих на весь комплекс рельефообразования:
1) абразионные процессы; 2) Оползневые процессы; 3) термоабразионные процессы;4) карстовые процессы; 5) аккумулятивные процессы;б) всплывание торфяников с образованием плавающих торфных островов; 7) подтопление, затопление и заболачивание территорий примыкающих к водохранилищу, явления проседания поверхности.
4. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ
4.1. Масштабы загрязнения атмосферного воздуха
Атмосфера — одна из оболочек Земли, состоит из газов, и ее, общая масса составляет около 5,15 • 10 т. Основные компоненты атмосферы — азот (78 %), кислород (21), аргон (0,93), углекислый газ (0,03 %). Содержание в воздухе других газов ничтожно — тысячные и миллионные доли процента. Атмосфера является необходимым условием существования жизни на Земле. Живые организмы для своей жизнедеятельности используют отдельные газы воздуха. Особенно активен в этом процессе кислород. На высоте 20 — 25 км в атмосфере располагается озоновый экран. Он защищает все живое на Земле от коротковолновой ультрафиолетовой солнечной радиации.
Долгое время казалось, что воздушный бассейн в силу огромных размеров, происходящих в нем динамических процессов сможет сам справиться с антропогенными выбросами, составляющими менее одной десятитысячной доли процента от массы атмосферы. Однако со временем загрязнители накапливаются, а в некоторых местах (чаще в крупных городах) концентрируются и влияют на все живое, в том числе и на человека. Результаты антропогенного воздействия на атмосферу в крупных городах начали проявляться с 40 — 50-х гг. XX в. В 1948 г. смог окутал г. Донара (штат Пенсильвания, США). Из смеси тумана с дымом . и копотью выпала сажа, покрывшая дома, тротуары и мостовые черным "покрывалом". В течение следующих четырех дней из 14 тыс. жителей города заболело около 6 тыс. человек, 20 человек умерло. Печально известен в этом отношении крупный город США Лос-Анджелес. В нем уже в течение нескольких десятилетий, как правило, летом или ранней осенью стал появляться туман с влажностью около 70 %, который называют фотохимическим смогом. Основной причиной образования смога лос-анджелесского типа является сильное загрязнение воздуха газовыми выбросами предприятий химической промышленности и транспорта. В Лос-Анджелесе скопилось свыше 4 млн автомобилей, которые выбрасывают в воздух около 1 тыс. т окиси азота в сутки. Кроме того, здесь часты температурные инверсии (до 260 дней в году). способствующие застою воздуха над городом. Фотохимический туман возникает в загрязненном воздухе в результате реакций, протекающих под действием коротковолновой солнечной радиации на газовые выбросы. Многие из этих реакций создают вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности. Основные компоненты фотохимического смога — фотооксиданты (озон, органические перекиси, нитраты, нитриты), окись азота, окись и двуокись углерода, углеводороды и др. Эти вещества в меньших количествах всегда присутствуют в воздухе больших городов; в фотохимическом смоге их концентрация часто намного превышает предельно допустимые нормы.
Другим видом смога является лондонский смог. Он состоит из смеси дыма и тумана. Сам по себе туман не опасен для человеческого организма. Он становится вредным, когда чрезвычайно загрязнен токсическими примесями. В декабре 1952 г. смог над Лондоном погубил более 4 тыс. человек. Основным отравляющим веществом послужил сернистый ангидрид, который в смоге лондонского типа присутствует в количестве 5 -10 мг/м3 и выше.
Подобного рода ситуации в воздушных бассейнах крупных городов характерны почти для всего мира. Однако за последние десятилетия в развитых странах (США, Японии, ФРГ, Великобритании и др.) в результате принятых крупномасштабных мер по экологическому оздоровлению ситуация изменилась в лучшую сторону. В этих странах создаются новые модели экологически более чистых двигателей для автомобилей, принимаются жесткие предельно допустимые нормы содержания отдельных соединений в выхлопных газах, строго наказываются. за экологические преступления предприятия и фирмы.
В настоящее время общее количество поступающих в атмосферу антропогенных загрязнителей огромно и оценивается следующими величинами (млн т): сернистый ангидрид — более 110, окиси углерода — более 140, окислы азота — около 40, углеводороды — около 20, взвешенные частицы — более 25. Значительная доля выбросов приходится на капиталистические и развивающиеся страны. Страны Восточной Европы (Польша, Чехия и Словакия) и страны СНГ выбрасывают большое количество сернистого ангидрида, что связано с использованием низкосортных серосодержащих углей на тепловых электростанциях.
Особой загрязненностью отличаются крупные промышленные центры. По оценкам специалистов, концентрации вредных газов и пыли в воздухе среднего города в 150 раз, а в сельской местности в 10 раз выше, чем над океаном.
Степень загрязненности воздуха в каком-либо конкретном городе зависит не только от количества вредных выбросов, но и от способности атмосферы рассеивать и переносить последние. Антициклональная погода над населенными пунктами и образование температурных инверсий способствуют концентрации вредных газов. Это характерно для Якутска, Верхоянска, Владикавказа и других городов. Высокая загрязненность воздушного бассейна над промышленно развитыми странами в результате глобальной циркуляции атмосферы сказывается на территории соседних государств. В процессе перемещения в атмосфере выбросы окислов серы и азота, а также летучих углеводородов превращаются в серную и азотную кислоты, соли и озон. Они выпадают на землю иногда за тысячи километров от источника выброса. Исследования результатов данных осадков показали, что ими наносится огромный вред растительности, почве, водным ресурсам, животным и др. Впервые ущерб стал очевидным в 60-е гг., отразившись на тысячах озер в Европе, в частности в Южной Скандинавии, и на сотнях озер в Северной Америке.
Над территорией России загрязненность атмосферы остается высокой, несмотря на то, что начиная с 1989 г. по 1991 г. происходило снижение выбросов от стационарных источников на 4 — 7 % ежегодно и в 1991 г. общая эмиссия в атмосферу составила около 32 млн т вредных веществ. При этом выбрасывается наибольшее количество диоксида серы (9,2 млн т), оксида углерода (7,6 млн т) и твердых веществ (6,4 млн т) [49].
Вызывает тревогу состояние воздушного бассейна российских городов, особенно тех, в которых расположены предприятия металлургии, химии, нефтехимии, производства удобрений, лесоперерабатывающей промышленности. В 14 городах и промышленных центрах России в 1991 г. неоднократно регистрировались уровни загрязнения воздуха выше 10 ПДК. К наиболее загрязненным городам относятся Березники, Братск, Екатеринбург, Красноярск, Липецк и др. Высокий уровень загрязнения часто создается низкими и неорганизованными источниками выбросов специфических (для различных отраслей) вредных веществ. По-прежнему происходит загрязнение воздуха фтористым водородом (в районах алюминиевых заводов), сероуглеродом (в районах предприятий по производству химволокна) и другими вредными веществами. Во многих городах России экологическое состояние воздушного бассейна оценивается как критическое. С этим связывают резкий рост определенных заболеваний, детской смертности, уменьшение продолжительности жизни и пр. He радует и тенденция к уменьшению абсолютного количества выбрасываемых веществ, так как она связана с резким падением промышленного производства в России, а не с мероприятиями эклогизации производства. Не следует ожидать в ближайшие годы и каких-либо кардинальных сдвигов, поскольку внедрение экологических технологий требует многомиллиардных вложений, что порой не под силу нашей экономике.
Тревожным является тот факт, что следы человеческой деятельности обнаруживаются в самых удаленных от промышленных центров регионах Земли, таких, как Гималаи и Антарктида. Острая транспортирующая роль при этом принадлежит воздушным массам, переносящим в результате глобальной циркуляции загрязненные вещества на тысячи километров.
4.2. Загрязнение атмосферы транспортом
С полным правом мы можем считать XX в. веком развития всех видов транспорта. Автомобили ежегодно выбрасывают в атмосферу порядка 280 млн т окиси углевода, более 56 млн т углеводородов и более 28 млн т окиси азота.
С выхлопными газами в воздух поступает около 200 вредных примесей: углекислый, угарный, сернистые газы, окислы азота, разные углеводороды, альдегиды, соединения свинца, хлора, брома и пр. При сгорании 1 л бензина расходуется 10 — 12 тыс. л воздуха, а при среднем годовом пробеге в 15 тыс. км автомобили выбрасывают из выхлопных труб 3,4 т углекислого газа [39 ].
На территории России наибольшее количество выбросов от автотранспорта фиксируется в Москве (801 тыс. т в год), Санкт-Петербурге (244 тыс. т в год), Краснодаре (150 тыс. т в год). Общая эмиссия от автотранспорта в 1990 г. составила 21 млн т, т. е. более 60 % выбросов от стационарных источников. При этом на первом месте стоят окислы углерода (16,8 млн т). Весьма значительны и объемы выбрасываемых углеводородов (3,2 млн т) и оксидов азота (1 млн т) [38]. В Москве воздух более всего загрязнен формальдегидом: средняя концентрация по городу составила 4 — 6 ПДК, максимальная — более 15 ПДК. Максимальные значения были обнаружены в районах с интенсивным движением автотранспорта в сухую безветренную погоду летом. Концентрации пыли и двуокиси азота превышают допустимые в 25 — 55 % городов [5].
По прогнозам специалистов, эмиссия в воздушный бассейн от автотранспорта в пределах России будет повышаться, поскольку в ближайшие годы предполагается довольно значительное увеличение автопарка. Кроме того, в России используется низкоактановый бензин типа А-76, который в развитых странах уже вышел из употребления.
Особое беспокойство вызывает использование свинца в качестве антидетонатора жидкого топлива. Проблема устранения свинцовых добавок из горючего с целью предотвращения отравления окружающей среды токсичными выхлопными газами все больше привлекает внимание ученых.
Из года в год растет парк современных летательных аппаратов - самолетов, ракет, причем воздействие их на атмосферу становится значительнее и ощутимее. Самолетами в воздух выбрасывается много окиси углерода, особенно при взлете.
В связи с проблемой уменьшения озонового слоя и обнаружения озоновых "дыр", все больше появляется сообщений о влиянии на стратосферу сверхзвуковых самолетов, которые выделяют множество окислов азота, резко уменьшая содержание озона в атмосфере.
4.3 Загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий
Отрасли черной металлургии выбрасывают в воздух различные газы. Выброс пыли в расчете на 1 т передельного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа—2,7 кг и марганца—0,5 — 0,1 кг. В выбросах в результате доменного процесса содержатся соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, редких металлов, пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Значительным источником загрязнения воздуха являются агломерационные фабрики. Во время агломерации происходит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10 % серы, а после агломерации ее остается менее 0,2 — 0,8 %. Выброс сернистого газа при агломерации составляет 190 кг на 1 т руды [39 ].
Мартеновский и конверторный сталеплавильные процессы выбрасывают при подаче кислорода в расплавленный металл 25 — 52 г/м пыли на 1 т стали, до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа. При коксовании 1 т угля образуется 300 — 320 м коксового газа, в состав которого входят: водород — 50 — 62 % (объемных); метан — 20— 34; окись углерода — 4,5 — 4,7; углекислый газ — 1,8 — 4,0; азот — 5 — 10 ; углеводороды — 2,0 — 2,6 и кислород — 0,2 — 0,5 %. Основная масса этих выбросов при производстве улавливается, но 6 % попадает в атмосферу. Иногда в силу технологического нарушения режима работы коксовых батарей в атмосферу выбрасываются значительные объемы неочищенного газа [39].
Предприятия цветной металлургии выбрасывают в атмосферу сернистый и углекислый газ, окись углерода и пыли окислов разных металлов. При получении металлического алюминия электролизом с отходящими газами от электролизных ванн в атмосферных воздух выделяется значительное количество газообразных и пылевидных фтористых соединений. В частности, при получении 1 т алюминия в зависимости от типа и мощности электролизера расходуется от 33 до 47 кг фтора, при этом около 65 % его попадает в атмосферу [31].
Цементная промышленность "поставляет" в атмосферу особенно много пыли при измельчении клинкера (обожженной сырьевой смеси для изготовления цемента) в шаровых мельницах, в дробилках с сушильной установкой.
Химическая и нефтеперерабатывающая отрасли дают разнообразный спектр загрязнителей. При производстве серной кислоты из пиритов происходит выброс токсичных пылей пирита и мышьяковистых соединений, а также серного ангидрида. При производстве из сульфидов меди и цинка загрязнителей меньше, но есть газы с соединениями серы. Производство азотной кислоты поставляет окислы азота. Производство бумаги сопровождается выбросами меркоптанов (тиолов), копоти, сернистого ангидрида, сероводорода и др.
4.4 Проблема «парникового эффекта»
В середине XX в. среди ученых, занимающихся проблемами изменения климата, широко распространилось мнение об антропогенной обусловленности повышения температуры на Земле, которое активно поддерживается и обсуждается на различных уровнях до настоящего времени. Повышение температуры связывается с парниковым эффектом, вызванным увеличением содержания углекислого газа в атмосфере из-за интенсивного сжигания ископаемого топлива. За XX в. количество углекислого газа в атмосфере увеличилось на 10 %. В доиндустриальный период концентрация составляла 280 частей углекислого газа на 1 миллион частей воздуха по объему. Эта цифра достигла в 1980 г. 340 и предполагается, что она удвоится между серединой и концом следующего столетия. Другие газы также играют важную роль в парниковом эффекте, и их роль значительно возрастает. "Вклад" отдельных газов в парниковый эффект оценивается следующим образом: водяной пар — 62 %, углекислый газ — 1,7, озон — 7,2, закись азота — 4,2, метан — 2,4, остальные газы (аммиак, фреоны, четыреххлористый углерод, закись азота, молекулярный азот) — 2,4 % [22]. Заметную роль в парниковом эффекте начали играть метан, закись азота, фреоны, аммиак. Их эффективность в ряде случаев значительно превышает даже эффект углекислого газа. Так, добавление в атмосферу 1 молекулы фреона дает такой же эффект, как 10000 молекул углекислого газа [37 ].
Если современные тенденции будут сохраняться, то суммарная концентрация углекислого и других "парниковых" газов в атмосфере будет эквивалентной удвоению содержания первого по сравнению с уровнем доиндустриального периода, возможно, уже к 2030 г., что может привести к повышению глобальных средних температур в большем размере, чем это когда-либо было в истории человечества. Повышение температур на поверхности земли оценивается в пределах 1,5—4,5 °С, причем более значительным оно будет зимой в высоких широтах, чем у экватора [39]
Повышение температур приведет к активному таянию ледников и, следовательно, к повышению уровня Мирового океана. Будут затоплены обширные низменности вдоль побережья морей и океанов, где располагаются крупные города и сельскохозяйственные районы. В итоге будут нарушены экономические, социальные и политические структуры. Предполагается коренное изменение режима осадков, ландшафтные зоны продвинутся значительно севернее. Какие произойдут изменения в отдельных экосистемах? На этот вопрос пока нет ответа.
Малая изученность механизма колебания климата и недостаток фактических данных для понимания данной проблемы хотя и могут служить основанием для критики выводов о неизбежности роста концентрации углекислого газа в атмосфере за счет человеческой деятельности, но не подвергают сомнению разумность призывов ко всемирному сокращению выбросов в атмосферу углекислого и других "парниковых" газов, прекращению уничтожения биосферы, ее сохранению и умножению.
5. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГИДРОСФЕРУ
5.1 Общие запасы, размещение и использование водных ресурсов
Весь объем гидросферы составляет около 1 386 млн км . Основная масса воды сосредоточена в Мировом океане -1 338 млн км3 (96,5 %). Объем пресных вод на Земле оценивается величиной около 35 млн км . Большая доля приходится на ледники и постоянно залегающий снежный покров — 24 млн км (69,5 %). Подземные воды составляют 3 млн км3. Почвенная влага в отличие от подземных вод сильно колеблется в зависимости от сезона года, погоды. Она практически вся содержится в верхнем двухметровом слое, и ее общие запасы составляют 16500 км3.
Водные ресурсы распределяются по земному шару неравномерно "многоводной" считается Бразилия, которая имеет запасы воды 9 230 км. Россия занимает второе 4 270 км3.
В России водообеспеченность на 1 км2 территории колеблется от 125 тыс. м3 в Центрально-земном районе до 576,5 — в Волго-Вятском, а на одного жителя от 2,7 тыс. м3 в Центральночерноземном до 90,6 — в Северном. Недостаточно обеспечены собственными водными ресурсами Ростовская, Астраханская, Липецкая, Воронежская, Курская области. Республика Калмыкия и некоторые ее территории [38]. И, наоборот, в районах, слабо развитых экономически и малозаселенных, таких, как северные районы Сибири, северо-восток страны, протекают крупнейшие реки: Обь, рей, Хатанга, Лена, Яна, Индигирка, Колыма и др.
Человечество может использовать для своих нужд только около 37-45 тыс. км3 ежегодно, т.е. ту часть общего круговорота воды, которая приходится на речной сток и соответственно возобновляется.
Кроме того, используется около 13 тыс.км подземных вод. Современное водопотребление в мире составляет 2 600- 3 320 км3 в год.(Таблица 5.1)
Таблица 5.1
Динамика водопотребления в мире по видам хозяйственной деятельности
Водопотребитель
1900,
км3 в год
1960,
км3 в год
1980
2000
Км3 в год
%
Км3 в год
%
Сельское хозяйство
525/409
1550/1180
2290/1730
68,9/88,7
3250/2500
62,6/86,2
Промышленность
36,2/3,5
330/24,9
710/61,9
21,4/3.1
1280/117
24,7/4,0
Коммунальное хозяйство
16,1/4,0
8/20,3
200/41,1
6,1/2.1
441/64,5
8,5/2,2
Водохранилища
0,3/0,3
23/23
120/120
3,6/6,1
220/220
4,2/7,7
Итого (круглено)
578/417
1985/1248
3320/1947
100/100
5191/2901
100/100
Примечание: в числителе- полное, в знаменателе - безвозвратное водопотребление.
Основным потребителем воды является сельское хозяйство. Oднако, наметилась тенденция к снижению его доли в водопотреблении: в начале века на сельское хозяйство приходилось 88 "/ суммарного водопотребления, сейчас — 73, а к 2000 г. предполагается уменьшение до 58 % [31]. Для орошения 1 га земли забирается в Западной Европе 4000 — 6000 м3 воды, в США и Мексике — 7000 — 8000, в Индии и Индонезии — 9000 -10000 и, в бывшем Союзе — 12500 м3 (601. Для производства 1 т зерна требуется 100 м3 пресной воды, 1 т риса — 400, 1 кг мяса — 27, 1 л молока —4м3 .
Промышленностью ежегодно потребляется более 600 км3 пpесной воды. Возросшее, водопотребление за последние десятилетия связано с развитием водоемких отраслей — теплоэнергетики, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, на нужды которых расходуется 80 — 90 % всех промышленных водозаборов.
5.2. Загрязнение поверхностных вод суши
Основными загрязнителями поверхностных вод являются сточные воды, подразделяющиеся по происхождению на три основных вида: производственные, сельскохозяйственные и коммунально-бытовые. Ежегодно в реки сбрасывается около 160 км промышленных стоков, которые загрязняют 2 000 км естественной чистой воды. Но если учесть, что не все сточные воды очищаются перед их сбросом в реки, то речной сток загрязняется в еще большей степени — не менее чем до 4 000 км3 в год, что составляет более 10 % стока всех рек мера к примерно 25 % стока рек районов, экономически наиболее развитых [31]. Основную угрозу нехватки воды порождает не безвозвратное промышленное потребление, а загрязнение природных вод промышленными стоками.
Состав производственных стоков зависит от рода промышленных предприятий, типа оборудования, используемого сырья, технологии производства, степени очистки вод и ряда других причин. Например, производственные стоки нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности содержат обычно эмульгированные углеводороды, нафтеновые кислоты, меркаптаны (органические сернистые соединения, аналоги спиртов). Для сточных вод химической промышленности характерны фенолы, спирты, смолы, натрий, кальций, хлориды, сульфаты. Выбросы тепловых электростанций, работающих на твердом топливе, после освобождения от золы и шлака имеют повышенную концентрацию фторидов, мышьяка, ванадия, часто содержат канцерогенные органические соединения, фенолы.
Со сточными водами в естественные водоемы попадает огромное количество тяжелых металлов, наиболее опасных для живых организмов. В результате хозяйственной деятельности человека ежегодно со сточными водами включаются в реки 720 тыс. т цинка, 110 тыс. т свинца, 2,5 тыс. т ртути [6].
Испытания ядерного оружия, строительство атомных электростанций приводят к значительному загрязнению вод радиоактивными элементами. Особенно катастрофические последствия такого загрязнения произошли в бассейне р. Припяти после чернобыльской аварии в 1986 г. Загрязнение проявляется в сильном воздействии на гидробионты и на человека через трофическую цепь даже при крайне малых концентрациях. К тому же радиоактивное заражение отрицательно сказывается на способности водоемов к самоочищению из-за угнетения сапрофитной микрофлоры. Высокой плотностью загрязнения отличается пойма р. Течи (до впадения р. Исети) на Южном Урале, что связано с аварийными выбросами радиоактивных веществ и с деятельностью объединения "Маяк"..
ТЭС и АЭС сбрасывают в окружающие водоемы большое количество перегретой воды. Возникает термальное загрязнение рек, представляющее большую опасность для водных биоценозов.
В нашей стране в средствах массовой информации постоянно появляются сообщения об авариях на промышленных предприятиях, сопровождающихся выбросом загрязнителей в реки и наносящих огромный ущерб водным объектам. Последствия такой аварии в г. Уфе привели к выбросу большого количества фенолов. В итоге были загрязнены источники снабжения питьевой водой миллионного города, появились случаи отравления. Город в течение нескольких дней жил в условиях дефицита питьевой воды v экологической напряженности.
Сильно загрязнен бассейн Волги. Здесь располагается более 300 предприятий химической, металлургической, строительной и оборонной промышленности. В конце 60-х — начале 70-х в реку сбрасывалось ежегодно 400 тыс. т кислот, 200 тыс. т масел, 6 тыс. т фенолов и 7 тыс. т циана. Сточные воды городов Поволжья составляли десятую часть среднего стока Волги. Зарегулированность реки водохранилищами значительно ослабляет способность к самоочищению, поэтому сточные воды разбавляются в пропорции минимум 1:20. Проведение в последние десятилетия природоохранных мероприятий несколько улучшило состояние Волги. Однако и сейчас только предприятия Нижнего Новгорода ежедневно сбрасывают в нее 230 м промышленных стоков. Крупными загрязнителями являются Череповецкий металлургический комбинат и Череповецкий химический комплекс "Аммофос". Поэтому говорить о чистоте воды в Волге пока рано.
В течение уже нескольких десятилетий идет борьба за сохранение чистоты воды в оз. Байкал. Уникальное природное озеро долгое время загрязнялось промышленными, хозяйственными и коммунально-бытовыми сточными водами Создание мощных очистных сооружений, особенно на целлюлозно-бумажных комбинатах, постройка многокилометрового обходного канала для сточных вод, введение жестких норм для сброса и непрерывный их контроль свели сбросы к минимуму, но полностью эта проблема не решена.
5.3 Загрязнение подземных вод
Источники загрязнения подземных вод — сточные воды различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, коммунально- и радиоактивные стоки, возникающие после ядерных взрывов, аварий на атомных электростанциях. Загрязнение подземных вод связано с загрязнением природной среды в целом: почв и растительности, поверхностных вод, атмосферы и атмосферных осадков. От загрязнения подземные воды предохраняют поверхностные слои горных пород, которые фильтруют загрязненные воды и концетрируют в себе отдельные химические элементы. Но иногда человек преднамеренно закачивает загрязнители и неочищенные воды земной коры: при захоронении не подлежащих очистке промышленных ядовитых отходов и отстоев бытовых сточных вол, в процессе нефтедобычи в целях поддержания внутреннего давления. Естественно, попавшие в глубинные подземные загрязнители за счет миграции рассеиваются и переносятся на большие расстояния. Очистка же подземных вод — процесс более трудоемкий, чем поверхностных.
Интенсивный забор воды из подземных источников способствует образованию обширных (радиусом несколько десятков километров и глубиной до 100 м) воронок осушения в районах крупных городов. Так могут происходить проседания целых городов, например Венеции [39]. В Японии с января 1973 по январь 1974 г. в западных районах столицы уровень земной поверхности понизился на 25,2 см.
Очень велика роль подземных вод в водообеспечении жителей пустынь и районов вечной мерзлоты. В Азербайджане 60 % используемых водных ресурсов приходится на подземные воды, в Узбекистане — 50, в Туркмении и Армении — 40 %. Если 50 — 60 лет тому назад общий баланс водоснабжения бывшего Союза лишь на 5 % покрывался за счет подземных вод, то сейчас около 70 % городов имеют водоснабжение, целиком основанное на подземных водах. В пределах России наблюдается увеличение ежегодного использования подземных вод, в среднем оно составило 1,5 %, хотя в 1992 г. темп прироста немного снизился. Годовой объем забора подземных вод в 1991 г. составил 14,8 м , из которых 76 % было использовано на коммунальные и сельскохозяйственные нужды, а остальное — на технические и обводнение пастбищ. На территории России выявлено около 500 участков с загрязнением подземных вод. Наиболее крупные очаги находятся в Московской (г. Лыткарино) и Тульской областях, Татарстане и в других, районах [38 ].
Загрязнение и истощение подземных вод недопустимо, потому что нарушает естественные миграции растворенных в водах твердых и газообразных веществ, функции которых в эволюции географической оболочки науке еще мало известны. Современной гидрогеологии известны десятки природных процессов, в которых принимают участие подземные воды, это молекулярная диффузия, фильтрация, гидролиз, выщелачивание, растворение и кристаллизация, ионный обмен, окислительно-восстановительные и биогеохимические реакции, радиоактивный распад, гидратация и дегидратация минералов, подземное испарение и вымораживание и др. И неизвестно, как повлияет на общее развитие географической оболочки нарушение человеком какого-либо из перечисленных процессов.[37]
5.4. Загрязнение Мирового океана
Мировой океан занимает более 70 % поверхности Земли и играет важную роль в развитии и функционировании географической оболочки, регулирует климатические процессы на Земле.
Ежегодно только в результате естественных процессов в океан поступает порядка 25 млн т железа, по 300 — 400 тыс. т марганца, меди и цинка, по 180 тыс. т свинца и фосфора, 3 тыс. т Практически поступление этих элементов значительно возрастает, стимулируемое антропогенной деятельностью. Свинца, например, включая антропогенное поступление, ежегодно попадает в океан 650 тыс. т. Концентрация олова в морской воде уже в 3 раза превышает норму. Количество ртути, включая антропогенные источники, достигает свыше 5 тыс. т в год, причем фация ее в океанических водах за последние десятилетия более чем удвоилась.
Особую тревогу вызывает загрязнение океана и нефтепродуктами. Количество ежегодно поступающих в и океан нефти и нефтепродуктов, по различным источникам оценивается в 5 — 10 млн т, и самое главное, в связи с увеличением общей добычи нефти в мире увеличивается и ее поступление в океан.
Основная масса нефти поступает в океан при аварии и сливе балластных вод, разработке нефти и газа на шельфах, в частности, только за последние 5—6 лет произошли крупнейшие выбросы нефти в океан: во время войны адском заливе Ираном были вылиты сотни тысяч тонн нефти, что поставило на грань экологической катастрофы все прибрежные государства; 10 апреля 1991 г. в результате аварии кипрского танкера в Лигурийском море в океан попало 109 тыс. т нефти.
Нефтяное загрязнение наносит огромный вред живым организмам, обитающим в морях и океанах. Под действием нефти меняются физиологические процессы, вызываются патологические изменения в тканях и органах, ухудшается работа ферментативного аппарата, нервной системы. Нефтяные пленки на поверхности морей и океанов нарушают энерго-,тепло-, водо- и газообмен. В итоге могут измениться климат земли, баланс кислорода в атмосфере.
Большие опасения вызывает радиоактивное загрязнение океанов в результате захоронения в них радиоактивных отходов и аварий на атомных судах. В 1972 г. в Лондоне была подписана, конвенция по предотвращению загрязнения морей и океанов сбросами, в том числе и радиоактивными. Несмотря на это соглашение, вплоть до 1983 г. Великобритания, Швейцария, Бельгия и Нидерланды регулярно проводили захоронение отходов низкой концентрации в северо-восточной части Атлантики, в международных водах у берегов Испании.
Наибольшему загрязнению подвергаются прибрежные и шельфовые области, межматериковые и внутриматериковые моря, куда основная масса загрязнителей выносится речной сетью; способствует загрязнению также размещение в прибрежных районах промышленных предприятий, а на низменностях — земледельческих угодий.
Из морей наибольшей загрязненностью отличаются Северное, Средиземное и Балтийское.
6. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ
6.1 Понятие биосферы
В современной науке существует несколько трактовок понятия "биосфера". Первоначально под ней понималась вся совокупность живых организмов на Земле. Этот термин был введен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Тем не менее внедрение его остается заслугой нашего соотечественника В. И. Вернадского, создавшего учение о биосфере. В. И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, основа которой — взаимодействие живого и костного вещества.
Биосфера является одним из важнейших звеньев географической оболочки Земли. Благодаря ей происходят основные энергетические процессы, преобразование и миграция веществ. Она переводит космические излучения в действенную земную энергию — электрическую, механическую, тепловую и т. д. Космические излучения, идущие от небесных тел, охватывают биосферу. проникают всю ее и все в ней.
Биосфера — сложная система, отдельные компоненты которой связаны между собой трофическими (пищевыми), энергетическими и другими взаимодействиями, реализуемыми в процессах перемещения (миграции) и превращения вещества и энергии. Биосфера - это не только пространственное (структурное), но и функциональное понятие. Она существует как единая система связанных между собой структурных компонентов и разнообразных процессов с обязательным участием в них всех живых существ. Данные процессы поддерживают относительную стабильность, устойчивость биосферы в целом и ее отдельных частей (ландшафтов, растительного покрова, животного мира, почвы).
Важнейшей и сложнейшей составной частью биосферы является почва. Этот относительно маломощный поверхностный плодородный слой суши является непременным участником всех современных процессов трансформации и миграции вещества, протекающих в биосфере и связанных с функционированием экосистем, обменом веществ в живыхорганизмах. В почве трансформируется огромное количество отмирающей биомассы и таким образом поддерживаются естественный состав атмосферы, а также плодородие, относительная стабильность или естественная эволюция самой почвы.
6.2. Антропогенное воздействие на почву
В настоящее время более 50 % ландшафтов суши изменены человеком, в том числе и почвенный покров. При этом земли, измененные коренным образом, составляют порядка 20 % (площади под застройки, дороги, аэродромы, а также осушенные, обводненные или затопленные территории). Сельским хозяйством освоено около 30 % (по данным В. А. Ковды [37 ], пашня занимает порядка 10 % , пастбища — 20 %). Воздействие человека на почвенный покров проявляется в самых разнообразных формах. Оно может быть прямым непосредственным и косвенным. Основные виды воздействия следующие [7]:
1) механическое — пахота, перемещение почвы, уплотнение, уничтожение;
2) агромелиоративное: прямое — орошение, осушение; косвенное — снижение уровня грунтовых вод, изменение микрорельефа (например, в результате создания водохранилищ);
3) химическое: прямое — внесение минеральных удобрений, применение пестицидов, гербицидов и пр.; косвенное — привнес в почву разными путями химических отходов промышленности;
4) через изменение растительного покрова (например, при вырубке леса и искусственных лесопосадочных полос);
5) через изменение животного мира — уничтожение землеройных животных, червей, личинок насекомых, -изменение состава микроорганизмов;
6) при сельскохозяйственном использовании сочетаются несколько вышеуказанных видов воздействия, изменяются плодородие, структура, состав почвы, населенность организмами и пр.
В России распаханность территории колеблется, в широких пределах в зависимости от природной зоны. В южных и юго-западных районах европейской части самый высокий процент пашни, а в зоне черноземных почв распаханность достигает 63 %, незначительная доля пашни характерна для тундры, северной тайги и пустынь. Общая площадь сельскохозяйственных угодий в стране составляет 222,1 млн га, в том числе пашни — 132,1 млн га.
Уплотнение почвы — наиболее широко распространенный вид воздействия, проявляющийся в результате прокладки троп, дорог, действия транспортных средств. Уничтожение почвы происходит при открытой разработке полезных ископаемых как на месте создающегося карьера, так и на участках, отведенных под отвал, если почва не была предварительно снята и складирована. Полностью уничтожается почва при прокладке дорог, трубопроводов строительстве городов и других населенных пунктов. У нас до последнего времени при строительстве промышленных предприятий, объектов социальной инфраструктуры почва уничтожается. полностью. В последнее время с территории, где планируются объекты строительства, почва предварительно снимается и складируется
Почва — очень важный природный ресурс. Уничтожение почвы чревато негативными процессами в будущем для всего человечества, так как она формируется медленно и для образования, например, черноземов на юге европейской части России, по данным радиоуглеродного датирования, потребовалось от 7 до 10 тыс. лет.
Сильно страдает почвенный покров oт гусеничной техники. Огромный ущерб наносит гусеничная техника, применяемая при работах в зоне тундры. Разрушенный маломощный почвенный покров после этого "залечивается" десятилетиями. Данная проблема особенно остро стоит в нашей стране в связи с большой площадью тундровой зоны.
Широкое распространение в мире получило агромелиоративное обустройство территорий для сельскохозяйственного использования, направленное на повышение урожайности культур.
В настоящее время площадь орошаемых земель в мире составляет 230 — 240 млн га, а осушенных — не менее 50 — 60 млн га (в том числе в России 5,3 млн га). За последние 200 лет площадь орошаемых земель возросла в 25 раз.
Орошение и осушение, кроме непосредственного изменения обустраиваемых площадей, меняют структуру водного баланса на огромных территориях. В итоге преобразуется весь природный комплекс. В частности, орошение в южных районах приводит к засолению почв в результате поднятия уровня грунтовых вод.
Процесс вторичного засоления почв на орошаемых землях характерен для всего мира. По некоторым данным, не менее 50 % площади орошаемых земель засолены.
Поступление химических веществ антропогенного происхождения очень велико. Только металлургические отрасли промышленности ежегодно выбрасывают в атмосферу и на поверхность почвы 154650 т меди, 121 500 т цинка, 89000 т свинца, 12000 т никеля, 765 т кобальта, 1 600 т молибдена, 30,5 т ртути [37]. Особенно большая концентрация отдельных химических элементов в почве наблюдается в районе промышленных предприятий. Так, в 1934 г. металлические отходы в населенных пунктах составляли 40 т/км2, а в 1965 г. в 10 раз больше. К середине следующего века ожидается рост концентрации окиси железа в почве более чем в 2 раза, свинца — в 10 раз [37].
Химические вещества попадают в почву с пестицидами, минеральными удобрениями. Многие из них сохраняются в почве довольно продолжительный период, поскольку скорость самоочищения почвы мала по сравнению со скоростью самоочищения атмосферы или гидросферы.
Одно из первых мест по масштабам потерь, наносимых сельскому хозяйству, занимает эрозия почвы, которая проявляется как стихийное бедствие. Эрозию могут активизировать неправильная технология обработки, целый ряд естественных благоприятствующих условий, в результате чего в течение нескольких лет может быть полностью уничтожен плодородный почвенный слой. Последующее восстановление этих земель затруднено и связано с большими материальными затратами. Поэтому необходимо своевременно проводить профилактические мероприятия по борьбе с эрозией почвы.
В настоящее время эрозией охвачены все крупные земледельческие регионы земли. Только за последнее столетие водной и ветровой эрозии подверглись почвы на площади 2 млрд га, и этот процесс не прекращается, а в отдельных районах значительно усиливается. В результате ежегодно из сельскохозяйственного оборота изымаются десятки тысяч гектаров земель.
Активизация эрозии наблюдается в районах интенсивного земледелия. Объем ежегодно сносимой с полей почвы достигает в бассейне р. Хуанхэ 7900 т/км2 в бассейне р. Верхней Вольты 17000, на склонах гор в Азербайджане 15000 —30000, на чайных плантациях в Грузии 20 000 — 50 000, в горах Северной Осетии 30000 т/км2.
Эрозия, как правило, опосредованно влияет на почву. Развитие овражной сети снижает уровень грунтовых вод, истощает почву и порождает "эрозионную засуху". В степной зоне из-за эрозии теряется 30 — 35 млрд. м3 воды. На эродированных почвах урожай сокращается в 5—12 раз из-за смыва азота, фосфора. калия; ухудшается качество зерна — изменяется его биохимический состав, уменьшается абсолютная масса; в 2 — 3 раза возрастает засоренность. При выдувании пылеватых частиц происходит опесчанивание и огрубление почв. ухудшается их микрофауна [37]
Огромный ущерб наносит эрозия сельскому хозяйству и в нашей стране. В 60-х гг. от нее пострадали сельскохозяйственные земли на площади 56 млн. га, а в 70-е гг. только в европейской части страны подверглись водной эрозии 50 мал. га и ветровой — до 60 млн га. С 1985 по 1990 г. на территории России в результате эрозии, заболачивания, подтопления, зарастания из оборота были выведено около 7 млн га сельскохозяйственных угодий, из них 2 млл. га пашни. Ежегодные потери плодородной почвы достигают 1,5 млрд т [38]
6.3 Антропогенное воздействие на растительный и животный мир
В "жизни" географической оболочки огромную роль играет растительность, осуществляющая фотосинтез, благодаря чему происходит прирост фитомассы. Этот процесс является важной функцией биосферы, начальной фазой биологического круговорота. Из общей массы живого вещества планеты 99 % принадлежит зеленым растениям суши и океана. В биомассе суши преобладает фитомасса, а в океане — зоомасса. За год растения суши и океана усваивают около 5 • 1010 т углерода, разлагают 1,3 • 1011 т воды, выделяют 1,2 • 105 т молекулярного кислорода и связывают 18,84 • 1017 кДж солнечной энергии, трансформированной в потенциальную химическую энергию органических веществ.
Распределение растительной массы в пределах географической оболочки неравномерно. Оно зависит от гидротермических условий, рельефа, почвогрунтов и т.д. Основная масса растительности суши приходится на долю лесов (82 % общих запасов), хотя они занимают лишь около четверти ее. Наибольшей продуктивностью отличаются тропические влажные леса. Средние запасы фитомассы в них оцениваются в 440 т/га [37]. По запасам фитомассы за тропическими лесами идут субтропические лиственные — 410 т/га, широколиственные умеренного пояса — 370 — 400, средняя и южная тайга — 260 — 330 т/га [5 ].
Леса — составная часть биосферы и географической оболочки в целом, они с древнейших времен представляли собой непременное окружение человека.
Леса играют огромную роль в поддержании определенных природных процессов, поставляя в атмосферу кислород: 1 га леса может поглотить 5 –10 т углекислого газа и выделить 10 — 20 т кислорода в год. В лесу (особенно хвойном) в воздух выделяются фитонциды, убивающие микробы и оздоровляющие воздух. Лесная растительность играет важную водорегулирующую, роль, предупреждает водную и ветровую эрозию. Леса поставляют древесину, смолы, орехи, ягоды и многие другие виды сырья и продуктов. Они необходимы для существования многих видов животных. Важна роль лесов в удовлетворении потребностей человека в отдыхе и оздоровлении. Нельзя недооценивать и эстетические свойства лесных ландшафтов.
К сожалению, состояние лесов нашей планеты в настоящее время критическое. С каждым годом усиливается наступление на них человека. Увеличивающиеся потребности в древесине для производства бумаги и строительства ежегодно приводят к сокращению площади лесов в мире. Особую тревогу вызывает у мировой общественности состояние влажно-тропических лесов. Они уничтожаются быстрыми темпами, что связано с переводом занимаемых ими земель в сельскохозяйственное использование, а также со строительством дорог и населенных пунктов. Влажно-тропические леса покрывают 6 % земной поверхности, но а них сосредоточено не менее половины земных видов животных и растений, число которых достигает по разным оценкам, от 5 до 30 млн. Каждый год наряду с непосредственным уничтожением от 7,6 до 10,0 млн га еще 10 млн га таких лесов оказываются сильно разрушенными [39] . В таблице 6.1 показана динамика сведения тропических лесов человеком в отдельных регионах мира.
Таблица 6.1
Динамика сведения тропических лесов в мире [20]
Регион
Площадь лесов, млн. га
Скорость обезлесивания
Млн. га в год
%
Центральная Африка
60
1.0
1,7
Южная Америка
526
8,9
1,7
Западная Африка
100
0,9
0,9
Восточная Африка
88
0,8
0,9
Западная Азия
31
1,1
3,5
Юго-Восточная Азия
330
7,1
2,1
Большие площади лесов были сведены за последние 350 лет. В Западной Европе за тысячу лет лесистость уменьшилась с 70 до 25 %. В Великобритании, располагающейся в лесной зоне, площадь лесов составляет лишь 4 %. Следует отметить, что сейчас я развитых странах много средств выделяется на лесовосстановительные работы.
В последние годы бичом лесов Западной Европы стало закисление почвы, которое происходит в результате выпадения кислотных осадков. Еще в 1970 г. мало данных об ущербе, причиняемом деревьям. В ФРГ 1983 г. пораженная поверхность листвы достигла 34 %, а в 1985 г. — 50 %. Швеция сообщила о незначительном и умеренном ущербе в 30 % ее лесов; сведения из других стран Восточной и Западной Европы весьма тревожны. Примерно 14 % европейских лесов затронуты этим процессам [39 ].
Неблагоприятная ситуация сложилась в лесах и нашей страны. Эксплуатация лесов в течение многих десятилетий привела к резкому уменьшению лесных ресурсов, изменению структуры древостоя. Происходит систематическое сокращение площадей спелых и перестойных лесов, главным образом в результате вырубки хвойных насаждений. Такая картина особенно характерна для лесов европейской территории России и Урала.
Уменьшение площади лесов сокращает возможности трансформации и аккумуляции солнечной энергии. Потребность человечества в органической продукции биосферы уже превышает ее фактический объем в энергетическом выражении.
Животный мир — часть биосферы, необходимая для нормального функционирования географической оболочки и круговорота вещества. На земле обитает около 1,0 — 1,5 млн видов животных, что в 3 раза превышает количество видов растении. Многие животные используются человеком для питания, как источники сырья для промышленности и кустарного производства.
Воздействие человека на животный мир делится на прямое и косвенное. Прямое может выражаться в непосредственном уничтожении (сознательном или бессознательном) животных, косвенное — в изменении природной среды, создании новых экологических условий обитания.
Прямое воздействие на животный мир началось с древних времен, когда человек в процессе охоты добывал себе пищу, одежду. Именно поэтому до сих пор существует мнение, что основной причиной умирания таких крупных млекопитающих, как мамонты, была деятельность древних охотников. С усовершенствованием орудий охоты и появлением огнестрельного оружия истребление животных приняло катастрофические масштабы. За 27 лет на Командорских островах полностью была уничтожена стеллерова корова — эндемик тех мест.
В значительной степени подорваны человеком животные ресурсы Мирового океана, казавшиеся долгое время неисчерпаемыми. В 1604 г. А. Беннет положил начало мирового промысла на моржей из-за их клыков. Истребление моржей активно, началось на архипелаге Шпицберген и впоследствии продвигалось на восток. Только на о-ве Медвежьем в 1667 г. за несколько часов было убито 900 моржей, причем туши бросали, хотя мясо, жир и кожу можно было использовать. В 1923 г. к берегам Аляски прибило более тысячи моржовых туш без клыков.
Огромные масштабы рыболовного промысла в последние десятилетия сильно уменьшили запасы рыбы в морях и океанах. Естественное воспроизводство не успевает за уровнем вылова.
После второй мировой войны рыболовство в мире расширялось, причем с 1950 по 1969 г. мировой улов рыбы увеличился с 20 до 65 млн т, т.е. ежегодно возрастал на 6 — 7 %. Однако после 1970 г. в связи с истощением запасов рыбы средний рост ее ежегодного улова снизился примерно до 1 %. По данным ФАО, в настоящее время возможен лишь постепенный рост улова рыбы примерно до уровня 80 — 100 млн т, даже если предположить, что продуктивность истощенных запасов восстановится и увеличатся уловы ранее мало использовавшихся видов рыб. В результате чрезмерного вылова пострадали запасы отдельных видов рыб: перуанского анчоуса, нескольких видов североатлантической сельди, калифорнийских сардин и др.
В настоящее время широкое применение получил химический способ борьбы с так называемыми вредными представителями фауны. При этом происходит как прямое, когда целенаправленно истребляется какой-то вид, так и косвенное воздействие, когда погибают виды, для которых это воздействие не предполагалось. В свое время для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур применялся препарат ДДТ, который кроме вредителей уничтожал и полезных насекомых, например пчел. Детальные исследования препарата показали, что при его применении в растениях накапливаются высокотоксичные вещества, которые попадают через пишу в организм человека. Сейчас он нигде в сельском хозяйстве не применяется.
Но появились новые ядохимикаты, используемые повсеместно. Это пестициды — сильно действующие отравляющие вещества. Они включают в себя: инсектициды (средства для уничтожения вредных насекомых), родентициды (для борьбы с грызунами), бактерициды (для уничтожения бактерий, вызывающих болезни у культурных растений), гербициды (для истребления сорняков), фунгициды (для борьбы с возбудителями грибковых болезней).
Пример прямого воздействия на животный мир — переселение отдельных видов в новые места обитания.
Косвенное влияние на фауну происходит в основном из-за изменения, а иногда и уничтожения мест обитания: уменьшается численность отдельных видов, а некоторые полностью исчезают. Широкое распространение антропогенных ландшафтов способствует и переходу многих животных к синантропному образу жизни, т.е. они тем или иным образом приспосабливаются к новым местам и условиям обитания (черная и серая крысы, комнатная муха, черный и рыжий тараканы, галка, домашний воробей, городская и деревенская ласточки, грач и пр.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В конце 60-х гг. в развитых капиталистических странах родилось массовое экологическое движение, объединяющее множество общественных организаций, политических партий. Оно возникло закономерно в силу очевидных негативных процессов в природной среде, связанных с отрицательными последствиями научно-технического прогресса, и привлекает внимание широкой общественности к опасным симптомам экологического кризиса. Появились глобальные и региональные модели и прогнозы развития систем ы общество — природа. Особая роль в этом принадлежит "Римскому клубу" — международной неправительственной организации, созданной в 1968 г. Этим клубом был подготовлен ряд моделей. изложенных в виде докладов и рассматривающих характер развития взаимодействия человека и природы. Несмотря на субъективность этих теоретических построений, нельзя не отметить тот факт, что "они сыграли важную роль с точки зрения поворота общественного сознания и государственных институтов к необходимости решения экологических проблем на интернациональном уровне. За последние 20 — 25 лет во многих развитых капиталистических странах произошла "экологизация" общественного сознания: были созданы официальные государственные службы экологической безопасности, широко рекламируется и доводится до общественности экологическая информация, проводится просветительская работа. Решение экологических задач в этих странах способствовало развитию более передовых экологически безопасных технологий, потребовавших многомиллиардных вложений, но в итоге вернувшихся в виде чистых рек, воздуха и соответственно здоровья людей.
В нашей стране информирование людей об экологических проблемах произошло только в последние годы. Выяснилось, насколько сложна экологическая ситуация, зарождается и массовое экологическое движение. В ближайшее время необходимо решить важные задачи по экологическому образованию и воспитанию людей. Особая роль в этом принадлежит школе. Кроме того, любому специалисту с высшим образованием необходимо иметь определенные знания о характере и тенденциях развития взаимоотношении общества и природы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Агесс П. Ключи к экологии. Л.: Гидрометсоизват.1982. 96 с.
2. Артамонов М. Д., Колесников К, И., Чад— В. А, Практические задачи борьбы с загрязнением воздуха отработавшими газами автомобилей //Снижение отрицательного воздействия автомобилей на окружающую среду. М., 1977.
3. Астрадамов В. И., Лысенков Е. В. Кольцевание птиц как один из методов экологического мониторинга // Региональный мониторинг природопользования. Саранск, 1986» С. 75 — 80.
4. Базилевнч Н. И., Родин Л. Е. Биологическая продуктивность и круговорот зольных элементов и азота основных типов растительности северного полушария// Современные проблемы географии. М., 1964. С. 17 — 28.
5. Безуглая Э. Ю., Расторгуева Г. П., Смирнова И. В. Чем дышит промышленный город. Л.: Гидрометеоиздатт, 1991. 255 с.
6. Беляев Г. К. Антропогенное воздействие на гидросферу: Метод, пособие /Северо-Осетин. гос. ун-т. Орджоникидзе, 1981.34 с.
7. Беляев Г. К. Антропогенное воздействие на атмосферу и почву: Метод. указания /Северо-Осетин гос. ун-т. Орджоникидзе. 1982. 42 с.
8. Бондарев Л. Г. Вечное движение. М.: Мысль, 1974. 158 с.
9. Будыко М. И., Ронов А. Б„ Яншин А. Л. История атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 208 с.
10. Вернадский В. И. Биосфера. М.: Мысль, 1967. 385 с.
11. Виноградов А. П. Образование океана//Известия АН СССР, 1967. Сер. Геолог.. № 4. С. 13 — 17.
12. Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере. М.:Просвещение, 1989. 160 с
13. Воскресенский К. П., Соколов А. А., Шикломанов И. А. Ресурсы поверхностных вод СССР и влияние на них хозяйственной деятельности человека // Человек и среда обитания. Л.: ГО СССР. 1974. С. 67 — 88.
14. Геренчук К. И., Боков В. А., Черванев И. Г. Общее землеведение. М. Мысль. 1984. 255 с.
15. Глобальный биогеохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека /И. И. Волков, В. А. Гриценко. М. В. Иванов и др. М.: Наука. 1983.
16. Горшков С. П. Проблема СО; пересмотр идей //Изв. ВГО 1986. Т. 119. Вып. 4. С. 297 — 305.
17. Григорьев А. А. Теоретические основы современной физической географии //Взаимодействие наук при изучении Земли. М.: Наука, 1963. С. 32 — 44.
18. XX век: последние 10 лет. 1990 — 1991 /Пер. с англ. А. Г. Куприяновой и др.; Послесл. Г. В. Сдасюк. М.: Прогресс. Пангея, 1992. 324 с.
19. Дорст Ш. До того как умрет природа. М.: Прогресс, 1968. 415 с.
20. Калесник С. В. Общие географические закономерности Земли. М.: Высш. шк., 1970. 330 с.
21. Ковда В. А. Биосфера, почвы и их использование. М.: Наука, 1974. 128 с.
22. Кондратьев К. Я. Парниковый эффект атмосферы и климат (к итогам научного совещания в Академии естественных наук "Леопольдина", 30 ноября — 1 декабря 1984 г., г. Галле, ГДР) //Изв. ВГО. 1985. Т. 117. Вып. 4. С. 301 - 311.
23. Кондратьев К. Я. Глобальная экология: климатический аспект //Гипотезы. Прогнозы (Будущее науки): Междунар. ежегодник. М., 1989. Вып. 22. С. 184 — 197.
24. Круговорот вещества в природе и его изменение хозяйственной деятельностью человека. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. 252 с.
25. Кузина А. И. Гумусовое состояние почв Мордовской АССР //Рациональное использование земельных ресурсов и повышение плодородия почв. Саранск, 1985. С. 102 — 108.
26. Куракова Л. И. Антропогенные ландшафты М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. 182 с.
27. Лемешев М. Я. Природа и мы. М.: Сов. Россия, 1989. 272 с.
28. Ленькова А. И. Оскальпированная Земля. М.: Прогресс, 1971. 253 с.
29. Лосев К. С. Вода. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 272 с.
30. Львович М. И. Вода и жизнь. М.: Наука, 1986. 254 с.
31. Марчук Г. И., Кондратьев К. Я. Приоритеты глобальной экологии. М.: Наука, 1992. 26) с.
31. Миланова Е. В., Рябчиков А. М. Использование природных ресурсов и охрана природы. М.: Высш. шк., 1986. 280 с.
32. Мильков Ф. Н. Человек и ландшафты: Очерки антропогенного ландшафтоведения. М.: Мысль, 1973. 224 с;
33. Мильков Ф. Н. Общее землеведение. М.: Высш. шк., 1990. 335 с.
34. Мир 80-х годов: Пер. с англ. М.: Прогресс, 1989. 496 с.
35. Мир географии /Под ред: Р: И. Рычагова и др. М.: Мысль, 1984. 367 с.
36. Монин А. С., Шишков Ю. А. Глобальные экологические проблемы (Часть 1. Климат и его изменения). М.: Знание, 1990. № 7. 48 с. (Сер. "Наука о земле".)
37. Меркулов П.И., Ямашкин А.А, Масляев В.А. Анторпогенное воздействие на географическую оболочку. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1994 116 с.
38. Национальный доклад Госсии: состояние окружающей среды в 1991 г. //Евразия мониторинг, 1992. № 5 (спец. выпуск). 50 с.
39. Наше общее будущее. М.: Прогресс. 1989. 376 с.