Содержание
Введение
Глава I.Загрязнение атмосферы
1.1 Основныеисточники загрязнений
1.2 Аэрозольноезагрязнение
1.3 Фотохимическийтуман (смог)
Глава II.Загрязнение природных вод
2.1 Неорганические и органические загрязнители
2.2 Тепловое загрязнение
Глава III.Загрязнение почвы
3.1 Классификация почвенных загрязнений
3.2 Пути попадания загрязнений в почву
Глава IV. Влияниезагрязнений на человека, растительный и животный мир
4.1. Основные экологические проблемыбиосферы
Заключение
Литература
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Введение
Появление в природнойсреде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либограндиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью),характеризуют термином загрязненность.Вобщем виде загрязненность — это наличие в окружающей средевредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или веденияим хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются всетела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте,но не в то время и не в том количестве, какое естественнодля природы, появляются в окружающей среде и могутвыводить ее системы из состояния равновесия.
Различают природное иантропогенноезагрязнения. Природное загрязнение возникает врезультате естественных причин — извержения вулканов, землетрясений,катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное загрязнение — результат деятельности человека. В настоящее время общая мощность источниковантропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных.
На всехстадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с техпор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человекав природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало выражатьразнообразные проявления и сейчас грозит стать глобальной опасностью длячеловечества. Расход невосполнимых видов сырья повышается, все больше пахотныхземель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку всебольше приходится вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, вкоторой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергаетсянарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить нескольконаиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическуюситуацию на планете.
Наиболеемасштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственнымией веществами химической природы. Среди них — аэрозольные и газообразные загрязнителипромышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газав атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденциюв сторону повышения среднегодовой температуры на планете.
Вызываеттревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью инефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнениетаких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена междугидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязненияпочвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. Вцелом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект,оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере. Продолжающиенабирать обороты темпы загрязнения окружающей среды во всем мире, в том числе ив России, определяют актуальность нашего исследования.
Цель курсовойработы – фактически, на конкретных примерах обосновать тезисы о непоправимомвреде, который наносят природе химические выбросы предприятий, отходы ихпроизводства; еще раз обратить внимание на насущную необходимость экологическойохраны среды нашего обитания.
Достижениюпоставленной цели служат следующие задачи:
— охарактеризоватьвлияние загрязняющих атмосферу веществ на функционирование экосистем;
— проанализировать процесс загрязнения природных вод;
— дать классификацию почвенных загрязнений;
— предложить комплекс основных мер по предотвращению возможной экологическойкатастрофы на планете.
Материаломисследования стали разработки отечественных и зарубежныхученых-экологов (Г. Добровольский, В. Ильин, Ю. Круглов, Ф. Щебек, Г. Хефлинг идр.), газетные и журнальные статьи, посвященные проблеме охраны биосферы.
Практическаяценность работы заключается в возможности использования ее основных положений впроцессе преподавания экологии и биологии в средней общеобразовательной школе.
Структура работы:курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и спискаиспользованной литературы.
Нашаработа не претендует на исчерпывающий анализ всего многообразия видовзагрязняющих веществ и последствий их влияния на окружающую среду. В нейотражены лишь наиболее характерные и самые актуальные аспекты поставленнойпроблемы.
ГлаваI. Загрязнение атмосферы
1.1Основные источники загрязнений
Начнемс обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной изважнейших составляющих биосферы — атмосферы. Человек загрязняет атмосферу ужетысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовалсявесь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешалдыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемоетепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незаконченные стены пещеры.Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обиталитогда небольшими группами, занимая непомерно обширную нетронутую природнуюсреду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшойтерритории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезнымипоследствиями.
Такбыло вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто с небольшимлет развитие промышленности «одарило» нас такими производственными процессами, последствиякоторых вначале человек еще не мог себе представить. Возниклигорода-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великихизобретений и завоеваний человека./>
Восновном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников вобщем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчасобщепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство(2, с. 75).
Источникизагрязнений — теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздухсернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветнойметаллургии, которые выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор,фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка;химические и цементные заводы. Вредные газы попа дают в воздух в результатесжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта,сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнителиразделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиесярезультатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газокисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды иобразует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида саммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результатехимических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющимивеществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловыеэлектростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки,потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива (4, с.94 – 97). (см. Приложение 2).Основными вредными примесями пирогенного происхожденияявляются следующие.
Оксидуглерода. Получаетсяпри неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результатесжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленныхпредприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн. тонн.Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частямиатмосферы, и способствует повышению температуры на планете, и созданиюпарникового эффекта.
Сернистыйангидрид. Выделяетсяв процессе сгорания серу содержащего топлива или переработки сернистых руд (до170 млн. тонн в год). Часть соединений серы выделяется при горении органическихостатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного ватмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.
Серныйангидрид. Образуетсяпри окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции являетсяаэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву,обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля сернойкислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкойоблачности и высокой влажности воздуха.
Листовыепластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от такихпредприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами,образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургическиепредприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают ватмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
Сероводороди сероуглерод. Поступаютв атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основнымиисточниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственноговолокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленномуокислению до серного ангидрида.
Окислыазота. Основнымиисточниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения,азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозныйшелк, целлулоид. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет20 млн. тонн в год.
Соединенияфтора. Источникамизагрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла,керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают ватмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фториданатрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производныефтора являются сильными инсектицидами.
Соединенияхлора. Поступают ватмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту,хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорнуюизвесть, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паровсоляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и ихконцентрацией.
1.2 Аэрозольноезагрязнение атмосферы
Аэрозоли- это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии ввоздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов,а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольныезагрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительнаячасть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидкихчастиц между собой или с водяным паром. В атмосферу Земли ежегодно поступаетоколо 11 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения (20, с. 87).Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственнойдеятельности людей.
Основнымиисточниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которыепотребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические,цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этихисточников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего вих составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксидыметаллов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, висмута, селена,мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. (см.Приложение 2). Еще большее разнообразие свойственно органической пыли,включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Онаобразуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза нанефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях (5, с.54).
Постояннымиисточниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы — искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышныхпород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятийперерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовыевзрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (1250 — 1300тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 12 тыс. куб. м условногооксида углерода и более 1150 тонн пыли (11, с. 74). Производство цемента идругих строительных материалов также является источником загрязнения атмосферыпылью.
Основныетехнологические процессы этих производств — измельчение и химическая обработкашихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегдасопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. Катмосферным загрязнителям относятся углеводороды — насыщенные и ненасыщенные,включающие от 11 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различнымпревращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосфернымизагрязнителями после возбуждения солнечной радиацией (4, с. 53). В результатеэтих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединенияуглеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц.
1.3 Фотохимическийтуман (смог)
Принекоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скоплениявредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычноэто происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно надисточниками газопылевой эмиссии существует инверсия расположения слоя болеехолодного воздуха под теплым, что препятствует движению воздушных масс и задерживаетперенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются подслоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной изпричин образования ранее не известного в природе фотохимического тумана.
Фотохимическийтуман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частицпервичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смогавходят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединенияперекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами (9, с. 98).Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций приопределенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота,углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрияили очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение неменее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычносопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрацииреагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.
Припродолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекулдиоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарныйкислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляяоксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота вдиоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинамивыхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуютосколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новыемассы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона.Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепеннонакапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередьозон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различныеперекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического туманаоксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов,отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги — нередкое явлениенад Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы иАмерики. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайнеопасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причинойпреждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Глава II. Загрязнениеприродных вод
2.1Неорганические и органические загрязнители
Круговорот воды, этотдолгий путь ее движения, состоит из нескольких стадий: испарения, образованияоблаков, выпадения дождя, стока в ручьи и реки и снова испарения, На всем своемпути вода сама способна очищаться от попадающих в нее загрязнений — продуктовгниения органических веществ, растворенных газов и минеральных веществ,взвешенного твердого материала. В местах большого скопления людей и животныхприродной чистой воды обычно не хватает, особенно если ее используют для сборанечистот и переноса их подальше от населенных пунктов.
Если нечистот в почвупопадает немного, почвенные организмы перерабатывают их, заново используяпитательные вещества, и в соседние водотоки просачивается уже чистая вода. Ноесли нечистоты попадают сразу в воду, они гниют, и на их окисление расходуетсякислород. Создается так называемая биохимическая потребность в кислороде. Чемвыше эта потребность, тем меньше кислорода остается в воде для живыхмикроорганизмов, особенно для рыб и водорослей. Иногда из-за недостаткакислорода гибнет все живое. Вода становится биологически мертвой — в ней остаютсятолько анаэробные бактерии; они процветают без кислорода и в процессе своейжизнедеятельности выделяют сероводород — ядовитый газ со специфическим запахомтухлых яиц. И без того безжизненная вода приобретает гнилостный запах истановится совсем непригодной для человека и животных. Подобное может произойтии при избытке в воде таких веществ, как нитраты и фосфаты; они попадают в водуиз сельскохозяйственных удобрений на полях или из сточных вод, загрязненныхмоющими средствами. Эти биогенные вещества стимулируют рост водорослей,водоросли начинают потреблять много кислорода, а когда его становитсянедостаточно, они гибнут. В природных условиях озеро, прежде чем заилиться иисчезнуть, существует около 20 тысяч лет (13, с. 65 – 69).
Всякийводоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На негооказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водногостока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство,транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этихвлияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ — загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду,классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так,обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.
Химическоезагрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств водыза счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической(минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органическойприроды (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества,пестициды). (см. Приложение 4).
Основныминеорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являютсяразнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Этосоединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство изних попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлыпоглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи болеевысокоорганизованным организмам. Кроме перечисленных веществ, к опаснымисточникам инфекции водной среды можно отнести неорганические кислоты иоснования, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 — 11,0)и способные изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда какрыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 — 8,5 (18, с. 43 — 45).
Средиосновных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогеннымиэлементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельскоехозяйство. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районаху берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределытерриториальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукциюморских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть,обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшаяее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением втрофические цепи водных организмов.
Так,печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженнуюяпонскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливеМинамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногеннойртутью (19, с. 86).
Средивносимых в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателейводной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органическиеостатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 — 380 млн. тоннв год (9, с. 108). Сточные воды, содержащие суспензии органическогопроисхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют насостояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заиливают дно и задерживают развитие илиполностью прекращают жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в процессесамоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредныесоединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят кполному загрязнению воды в реке. Наличие суспензий затрудняют такжепроникновение света на глубину и замедляет процессы фотосинтеза.
Однимиз основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, являетсясодержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказываютвсе загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержаниякислорода в воде. Поверхностно активные вещества — жиры, масла, смазочныематериалы — образуют на поверхности воды пленку, которая препятствуетгазообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности водыкислородом.
Значительныйобъем органических веществ, большинство из которых не свойственно природнымводам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками.Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленныхстранах.
Всвязи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительствомочистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны ипочва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах сзамедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясьв водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенныхорганизмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, чтоявляются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера),но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовыесточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимогокислорода может опуститься ниже уровня, необходимого для жизни морских ипресноводных организмов.
Нефть инефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществамив Мировом океане. К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.тонн нефти, что составляло 0,23% ее мировой добычи (11, с. 98).
Наибольшиепотери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийныеситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод — все этообуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морскихпутей. В период с 1962 по 1979 годы в результате аварий в морскую средупоступило около 2 млн. тонн нефти. За последние 30 лет пробурено около 2000скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000, и 350промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется0,1 млн. тонн нефти (11, с. 102). Большие массы нефти поступают в моря порекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Пленкатолщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой,нефть образует эмульсию двух типов: прямую – «нефть в воде», и обратную — «водав нефти». Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менееустойчивы и характерны для нефти, содержащей поверхностно-активные вещества.При удалении летучих фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могутсохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег иоседать на дно.
Пестициды составляют группу искусственносозданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений.Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды — для борьбы с вредныминасекомыми, фунгициды и бактерициды — для борьбы с бактериальными болезнямирастений, гербициды — против сорных растений.
Установлено,что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрываютздоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода отхимических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методамборьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн. тонн пестицидов поступаетна мировой рынок. Около 1,5 млн. тонн этих веществ уже вошло в состав наземныхи морских экосистем (4, с. 114).
Хлороорганическиеинсектициды получаются путем хлорирования ароматических и жидкихгетероциклических углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, вмолекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместномприсутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена(элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и оченьустойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы — производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов иизомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн. тоннполихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов,конденсаторов (5, с. 214).
Полихлорбифенилы(ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточныхвод и сжигания твердых отходов на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу,откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах земного шара. Так,в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 — 1,2 кг/л.(5, с. 120).
Синтетическиеповерхностно-активные вещества. Детергенты (СПАВ) относятся к обширнойгруппе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетическихмоющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе состочными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфатынатрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов,токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающиереагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметил-целлюлоза,силикаты натрия.
В зависимостиот природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся наанионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние необразуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионактивныевещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ (4, с.189).
ПрисутствиеСПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в такихпроцессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химическихтехнологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовыхскважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяетсяв составе пестицидов.
Соединения сканцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества — это химически однородныесоединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызыватьканцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) илимутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия онимогут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушениюиндивидуального развития и изменению генофонда организмов.
Квеществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированныеалифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно полициклическиеароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современныхданных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества)обнаружено в тектонически-активных зонах, подверженным глубинному термическомувоздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде — этопиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины итоплива.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичныхзагрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленныхпроизводствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединениятяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массыэтих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозовнаиболее опасны ртуть, свинец и кадмий.
Ртутьпереносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. Привыветривании осадочных и изверченных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс. тоннртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. тонн ртути, причемзначительная часть — антропогенного происхождения. Около половины годовогопромышленного производства этого металла (910 тыс. тонн в год) различнымипутями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами,концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторыебактерии переводят хлориды в высокотоксичную метил-ртуть (13, с. 142).
Свинец- типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающейсреды: в горных породах, почве, природных водах, атмосфере, живых организмах.Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственнойдеятельности человека.
Этовыбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленныхпредприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционныйпоток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и черезатмосферу. С континентальной пылью океан получает 20 — 30 тонн свинца в год(13, с. 145).
2.3 Тепловоезагрязнение
Тепловоезагрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результатесброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами.Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды вводоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежныхрайонах может достигать 30 кв. км (14, с. 98). Некоторые предприятия, особенно электростанции,потребляют огромное количество воды на охлаждение. Нагретая вода сбрасываетсяобратно в реки и еще больше нарушает биологическое равновесие водной системы.Пониженное содержание кислорода препятствует развитию одних живых видов и даетпреимущество другим. Но эти новые, теплолюбивые виды тоже сильно страдают, кактолько прекращается подогрев воды.
Болееустойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностных идонных слоев. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает,поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающихорганическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всейфлоры водорослей.
Тепловой шок — этокрайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоёмы нагретыхстоков могут быть иные, более коварные последствия. Одним из них являетсявлияние на процессы обмена веществ. Согласно закону Ван Хоффа, скоростьхимической реакции удваивается с увеличением температуры на каждые 10 градусов(4, с. 90). Поскольку температура тела холоднокровных организмов регулируетсятемпературой окружающей водной среды, повышение температуры воды усиливаетскорость обмена веществ у рыб и водных беспозвоночных. В свою очередь этоповышает их потребность в кислороде. В то же самое в результате повышениятемпературы воды содержание в ней кислорода падает, тогда как потребность в немживых организмов возрастает. Возросшая потребность в кислороде, его нехваткавызывают жестокий физиологический стресс и даже смерть. В летнее времяповышение температуры воды всего на несколько градусов может вызвать 100%-нуюгибель рыб и беспозвоночных, особенно тех, которые обитают у южных граництемпературного интервала.
Искусственноеподогревание воды может существенно изменить и поведение рыб — вызвать несвоевременныйнерест, нарушить миграцию. Если разрушающая сила электростанций превышаетспособность видов к самовосстановлению, популяция приходит в упадок.
Повышение температурыводы способно нарушить структуру растительного мира водоемов. Характерные для холоднойводы водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высокихтемпературах полностью ими вытесняются.
Если тепловое загрязнениеусугубляется поступлением в водоем органических и минеральных веществ (смывудобрений с полей, навоза с ферм, бытовых стоков), происходит процессэвтрофикации, то есть резкого повышения продуктивности водоема. Азот и фосфор,служа питанием для водорослей, в том числе микроскопических, позволяетпоследним резко усилить свой рост. Размножившись, они начинают закрывать друг другусвет, в результате чего идет процесс их массового отмирания и гниения,сопровождающийся ускоренным потреблением кислорода, вплоть до полного егоисчерпания. А в этом случае, как уже говорилось, вся экосистема можетпогибнуть.
Кроме изменения средыобитания водных организмов, электростанции могут оказывать на них и физическоевлияние. Соленая вода, использующаяся для охлаждения, оказывает сильноекоррозирующее влияние на металлические поверхности и вызывает высвобождениеионов металлов, особенно меди, в воду. Ракушечные животные накапливают медь втаких количествах, что становятся непригодными для использования их человеком.
Все перечисленные вышепоследствия теплового загрязнения водоемов наносят огромный вред природнымэкосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека.
Обобщаяматериал, можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на воднуюсреду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях. Длительноедействие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы./>
ГлаваIII. Загрязнение почвы
3.1 Классификация почвенных загрязнений
Почвенныйпокров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвеннаяоболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшеезначение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химическихэлементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя,разрушителя и нейтрализатора загрязнений различного рода. Если это звенобиосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимонарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимическогозначения почвенного покрова, его современного состояния и изменения подвлиянием антропогенной деятельности. Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека,так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадаютв организм человека (12, с. 88).
Во-первых, происходитпостоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которыемогут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, этизагрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают ворганизмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевымцепочкам опять-таки попадают в организм человека. В-третьих, многие вредные длячеловеческого организма соединения имеют способность кумулироваться в тканях,и, прежде всего, в костях.
Загрязнения почвы трудноклассифицируются, в разных источниках их деление даётся по-разному. Еслиобобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина по загрязнениюпочвы:
1) Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят различные похарактеру загрязнения смешанного характера, включающие как твёрдые, так ижидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющиеповерхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.
2) Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность длячеловека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладаютвысокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболеераспространённое автомобильное топливо — бензин — содержит очень ядовитоесоединение — тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, которыйпопадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняютпочву, можно назвать Cd(кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni(никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As(мышьяк), Mn (марганец).
3) Пестицидами. Эти химические вещества в настоящеевремя широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурныхрастений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. Посвоей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Сегодня в мире на 1 га наносится 300 кгхимических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов всельском хозяйстве, медицине (борьба с переносчиками болезней) почтиповсеместно отличается снижение их эффективности вследствие развитиярезистентных рас вредителей и распространению «новых» вредных организмов,естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами.
В тоже время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Изгромадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлениемперекрестной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость кдействию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям другихклассов (12, с. 153 — 155).
Собщебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяцийв результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того жевида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано сгенетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов.Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов)негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьбапестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическимиспособами.
Очень важно создавать и применять только препараты снебольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этомнаправлении уже были достигнуты определенные успехи и внедряются препараты сбольшой скоростью деструкции, однако проблема в целом еще не решена. Именно по этой причине был запрещендля использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), который являетсяне только высокотоксичным соединением, но также обладает значительнойхимической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков (!) лет. Следы ДДТ былиобнаружены исследователями даже в Антарктиде (7, с. 65). Пестициды губительнодействуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.
4) Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяютсянекоторыми грибами, однако по своей вредности для организма стоят в одном рядус вышеперечисленными загрязнениями почвы.
5) Радиоактивнымивеществами.Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, преждевсего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаютсяот аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живыеорганизмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можноотметить в качестве примера один наиболее опасный — 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивныйизотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 — 8%), большой период полураспада(28,4 года), химическое сродство с кальцием, а значит, способностьоткладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокуюподвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьмаопасным радионуклидом. 137Cs (цезий-137), 144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотясуществуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, основнаямасса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает вокружающую среду антропогенным путем: в процессе производства и испытанийядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и приавариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивныеизотопы и. т. д.
6) Кислотными дождями.Одна изострейших глобальных проблем современности и обозримого будущего — это проблемавозрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районыкислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено инеустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие.
Кислотныедожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтовпочв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весьпочвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотныедожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека,сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств окислов серы, азота, углерода(17, с. 78 – 83).
Этиокислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния,взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой,азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде «кислых» дождей на сушу, взаимодействуяс растениями, почвами, водами.
Главнымиисточниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа виндустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человекапочти вдвое увеличила поступление в атмосферу окислов серы, азота, сероводородаи оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотностиатмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемынеобходимо увеличить объём представительных систематических измеренийсоединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях. (см. Приложение3).
3.2 Пути попадания загрязнений в почву
Различные почвенныезагрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделитьпо источнику поступления этих загрязнений в почву:
1) С атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу врезультате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влагии с осадками выпадают в почву. Это в основном газы — оксиды серы, азота и др.Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения сводой, имеющие кислотный характер. Таким образом образуются кислотные дожди.
2) Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычнооседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можнонаблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясьчастицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносятзначительную «лепту» в пополнение почвенных загрязнений.
3) При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могутнепосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.
4) С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии,поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когдалистья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.
ГлаваIV.
Влияниезагрязнения атмосферы на человека, растительный и животный мир
4.1Основные экологические проблемы биосферы
На всехстадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с техпор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человекав природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало выражатьразнообразные проявления и сейчас грозит стать глобальной опасностью длячеловечества. Расход невосполнимых видов сырья повышается, все больше пахотныхземель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку всебольше приходится вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, вкоторой существует жизнь. Хозяйственная деятельность человека, приобретая всеболее глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние напроцессы, происходящие в биосфере. К счастью, до определенного уровня биосфераспособна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативныепоследствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже нев состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы,приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось вряде регионов планеты. (см. Приложение 1).
Человечество существенноизменило ход течения целого ряда процессов в биосфере, в том числебиохимического круговорота и миграции ряда элементов. В настоящее время, хотя имедленно, происходит качественная и количественная перестройка всей биосферыпланеты. Уже возник ряд сложнейших экологических проблем биосферы, которыенеобходимо разрешить в ближайшее время.
«Парниковый эффект». По новейшим данным ученых, за 80-егг. XX века средняя температура воздуха всеверном полушарии повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,5 — 0,6градусов Цельсия (9, с. 87). Ученые связывают такое повышение температуры впервую очередь с увеличением содержания углекислого газа (диоксида углерода) иаэрозолей в атмосфере. Это приводит к чрезмерному поглощению воздухом тепловогоизлучения Земли. Очевидно, определенную роль в создании так называемого«парникового эффекта» играет и тепло, выделяющееся от ТЭЦ и АЭС.
Потепление климата можетпривести к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана.Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать.Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросы углекислого газа ватмосферу и установив равновесие в цикле круговорота углерода.
Истощение озоновогослоя. В последниегоды ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы,который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особеннобыстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так называемыеозоновые дыры. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучениегубительно для живых организмов. Под действием ультрафиолетового излучениямолекулы кислорода (О2) распадаются на свободные атомы, которые в свою очередьмогут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О3).Свободные атомы кислорода могут также реагировать с молекулами озона, образуядве молекулы кислорода. Таким образом, между кислородом и озономустанавливается и поддерживается равновесие. Однако загрязнители типа фреоновкатализируют (ускоряют) процесс разложения озона, нарушая равновесие между ними кислородом в сторону уменьшения концентрации озона.
Массовое сведениелесов — одна изнаиболее важных глобальных экологических проблем современности. Лесныесообщества играют важнейшую роль в нормальном функционировании природныхэкосистем. Они поглощают атмосферные загрязнения антропогенного происхождения,защищают почву от эрозии, регулируют нормальный сток поверхностных вод, препятствуютснижению уровня грунтовых вод и заиливанию рек, каналов и водохранилищ.
Уменьшение площади лесовнарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере. Несмотря на точто катастрофические последствия сведения лесов уже широко известны, уничтожениеих продолжается. В настоящее время общая площадь лесов на планете составляетоколо 42 млн. кв. км, но она ежегодно уменьшается на 2%. Особенно интенсивноуничтожаются влажные тропические леса в Азии, Африке, Америке и некоторыхдругих регионах мира. Так, в Африке леса занимали раньше около 60% еетерритории, а сейчас — всего около 17% (3, с. 57 – 60). Значительно сократилисьплощади лесов и в нашей стране. Однако, кажется, человечество уже осознает, чтоего существование на планете неразрывно связано с жизнью и благополучием лесныхэкосистем. Серьезные предупреждения ученых, прозвучавшие в декларациях ОрганизацииОбъединенных Наций, других международных организаций, начали находить отклик. Впоследние годы во многих странах мира стали успешно проводиться работы поискусственному лесоразведению и организации высокопродуктивных лесныхплантаций.
Отходы производства. Серьезнейшей экологической проблемойстали отходы промышленного и сельскохозяйственного производств. Вы уже знаете,какой вред они наносят окружающей среде. В настоящее время делаются попыткиуменьшить количество отходов, загрязняющих окружающую среду. С этой цельюразрабатываются и устанавливаются сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящиеочистные сооружения и отстойники. Но практика показывает, что они хоть иснижают опасность загрязнения, все-таки не решают проблему. Известно, что дажепри самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные минеральныевещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточныхводах. Воды такого качества могут стать пригодными для потребления только послемногократного разбавления чистой водой.
Подсчеты показывают, чтона все виды водопользования тратится 2200 куб. км воды в год. На разбавлениестоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 годпоказывают, что если даже очистка охватит все сточные воды, все равно на ихразбавление потребуется 30-35 тыс. км3 пресной воды. Это означает, что ресурсыполного мирового речного стока будут близки к исчерпанию. А ведь во многихрайонах такие ресурсы уже находятся в остром дефиците.
Очевидно, решениепроблемы возможно при разработке и внедрении в производство совершенно новых,замкнутых, безотходных технологий. При их применении вода не будетсбрасываться, а будет многократно использоваться в замкнутом цикле. Всепобочные продукты будут не выбрасываться в виде отходов, а подвергатьсяглубокой переработке. Это создаст условия для получения дополнительной нужнойчеловеку продукции и обезопасит окружающую среду.
Сельское хозяйство. В сельскохозяйственном производствеважно строго соблюдать правила агротехники и следить за нормами внесенияудобрений. Так как химические средства борьбы с вредителями и сорнякамиприводят к существенным нарушениям экологического равновесия, ведутся поискипутей преодоления этого кризиса в нескольких направлениях.
Ведутся работы повыведению сортов растений, устойчивых к сельскохозяйственным вредителям иболезням: создаются бактериальные и вирусные препараты избирательного действия,поражающие, например, только насекомых -вредителей. Разрабатываютсявысокоизбирательные препараты из числа гормонов, антигормонов и других веществ,способных действовать на биохимические системы определенных видов насекомых ине оказывать ощутимого действия на другие виды насекомых или иные организмы.
Производство энергии. Очень сложные экологические проблемысвязаны с получением энергии на теплоэлектроэнергетических предприятиях.Потребность в энергии — одна из основных жизненных потребностей человека. Энергиянужна не только для нормальной деятельности современного сложно организованногочеловеческого общества, но и для простого физического существования каждого человеческогоорганизма.
Гидроэлектростанции напервый взгляд являются экологически чистыми предприятиями, не наносящими вредаприроде. Так считали многие десятилетия. В нашей стране построили многокрупнейших ГЭС на великих реках. Теперь стало ясно, что этим строительствомнанесен большой урон и природе, и людям.
Прежде всего строительствоплотин на больших равнинных рекахприводит к затоплению огромныхтерриторий под водохранилища. Это связано с переселением большого числа людей ипотерей пастбищных угодий. Во-вторых, перегораживая реку, плотина создаетнепреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб,поднимающихся на нерест в верховья рек. В-третьих, вода в хранилищахзастаивается, ее проточность замедляется, что сказывается на жизни всех живыхсуществ, обитающих в реке и у реки. В-четвертых, местное повышение воды влияетна грунтовые воды, приводит к подтоплению, заболачиванию, к эрозии берегов иоползням.
Этот список отрицательныхпоследствий строительства ГЭС на равнинных реках можно продолжить. Крупные высотныеплотины на горных реках также представляют собой источники опасности, особеннов районах с высокой сейсмичностью. В мировой практике известно несколькослучаев, когда прорыв таких плотин привел к огромным разрушениям и гибели сотени тысяч людей.
С экологической точкизрения АЭС являются наиболее чистыми среди других ныне действующихэнергетических комплексов. Опасность радиоактивных отходов полностьюосознается, поэтому и конструкция, и эксплуатационные нормы атомных электростанцийпредусматривают надежную изоляцию от окружающей среды большинства всехполучающихся радиоактивных отходов. Хотя АЭС экологически более чистые, чемпросто электростанции, они таят в себе большую потенциальную опасность в случаесерьезных аварий реактора. В этом мы убедились на примере Чернобыльскойкатастрофы. Таким образом, энергетика ставит, казалось бы, неразрешимыеэкологические проблемы. Поиски решения проблемы ведутся в несколькихнаправлениях.
Ученые разрабатываютновые безопасные реакторы для атомных станций. Второе направление связано сиспользованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Это преждевсего энергия Солнца и ветра, тепло земных недр, тепловая и механическаяэнергия океана. Во многих странах, в том числе и у нас, уже созданы не толькоопытные, но и промышленные установки на этих источниках энергии. Они еще сравнительномаломощные. Но многие ученые считают, что за ними большое будущее.
4.2 Влияниезагрязнений на здоровье человека
Масса атмосферы нашейпланеты ничтожна — всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль вприродных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферыопределяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее отвредного космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферыоказывает влияние на местные климатические условия, а через них — на режим рек,почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.
Современный газовыйсостав атмосферы — результат длительного, многовекового исторического развитияземного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов — азота (78,09%) и кислорода (20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон(0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных газов(неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы и другихгазов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие споверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности,частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продуктырастительного, животного или микробного происхождения. Кроме того, важную рольв атмосфере играет водяной пар (11, с. 117).
Наибольшее значение дляразличных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород,углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.
В связис быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась долявыбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковыхавтомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов. Наибольшее количествозагрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно прибыстром, а также при движении с малой скоростью. Относительная доля (от общеймассы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможениии на холостом ходу, доля оксидов азота — при разгоне. Из этих данных следует,что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановкахи при движении с малой скоростью.
Впоследние 10 — 15 лет большое внимание уделяется исследованию тех эффектов,которые могут возникнуть в связи с полетами сверхзвуковых самолетов икосмических кораблей. Эти полеты сопровождаются загрязнением стратосферыоксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые самолеты), а также частицамиоксида алюминия (транспортные космические корабли). Поскольку эти загрязняющиевещества разрушают озон, то первоначально создалось мнение (подкрепленноесоответствующими модельными расчетами), что планируемый рост числа полетовсверхзвуковых самолетов и транспортных космических кораблей приведет ксущественному уменьшению содержания озона со всеми последующими губительнымивоздействиями ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли (1, с. 56).
К числувредных для человека загрязнений атмосферы относятся шумы. Раздражающеевоздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности,спектрального состава и продолжительности воздействия. Шумы со сплошнымиспектрами менее раздражительны, чем шумы узкого интервала частот. Наибольшеераздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000 — 5000 Гц.
Работа вусловиях повышенного шума на первых порах вызывает быструю утомляемость,обостряет слух на высоких частотах. Затем человек как бы привыкает к шуму,чувствительность к высоким частотам резко падает, начинается ухудшение слуха,которое постепенно развивается в тугоухость и глухоту. При интенсивности шума140 — 145 децибел возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, а также вкостях черепа и зубах; если интенсивность превышает 140 Дб, то начинаетвибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног, появляются боль в ушах и голове,крайняя усталость и раздражительность; при уровне шума свыше 160 Дб можетпроизойти разрыв барабанных перепонок (1, с. 89 – 93).
Шумгубительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную нервнуюсистему человека, работу сердца, служит причиной многих других заболеваний.Одним из наиболее мощных источников шума являются вертолеты и самолеты особенносверхзвуковые.
Шумы,создаваемые самолетами, вызывают ухудшение слуха и другие болезненные явления уработников наземных служб аэропорта, а также у жителей населенных пунктов, надкоторыми пролетают самолеты. Отрицательное воздействие на людей зависит нетолько от уровня максимального шума, создаваемого самолетом при полете, но и отпродолжительности действия, общего числа пролетов за сутки и фонового уровня шумов.На интенсивность шума и площадь распространения существенное влияние оказываютметеорологические условия: скорость ветра, распределение ее и температурывоздуха по высоте, облака и осадки.
Особенноострый характер проблема шума приобрела в связи с эксплуатацией сверхзвуковыхсамолетов. С ними связаны шумы, звуковой удар и вибрация жилищ вблизиаэропортов. Современные сверхзвуковые самолеты порождают шумы, интенсивностькоторых значительно превышает предельно допустимые нормы.
Всезагрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степениоказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают ворганизм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыханиястрадают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примесирадиусом 0,01 — 0,1мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них (15, с. 63).
Проникающиев организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:
а)токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;
б)служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которыхнормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;
в)служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.
Внекоторых случаях воздействие одни из загрязняющих веществ в комбинации с другимиприводят к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого изних в отдельности. Статистический анализ позволил достаточно надежно установитьзависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, какпоражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты,астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышениеконцентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличиваетсмертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистыхзаболеваний. В декабре 1930 года в долине реки Маас (Бельгия) отмечалосьсильное загрязнение воздуха в течение 3 дней; в результате сотни людейзаболели, а 60 человек скончались — это более чем в 10 раз выше среднейсмертности. В январе 1931 года в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9дней наблюдалось сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти592 человек (21, с. 72).
Широкуюизвестность получили случаи сильного загрязнения атмосферы Лондона,сопровождавшиеся многочисленными смертельными исходами. В 1873 году в Лондонебыло отмечено 268 непредвиденных смертей. Сильное задымление в сочетании стуманом в период с 5 по 8 декабря 1852 года привело к гибели более 4000 жителейБольшого Лондона. В январе 1956 года около 1000 лондонцев погибли в результатепродолжительного задымления. Большая часть тех, кто умер неожиданно, страдалиот бронхита, эмфиземы легких или сердечно-сосудистыми заболеваниями (21, с.78).
Вгородах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклоннорастет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит,эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких. ВВеликобритании 10% случаев смертельных исходов приходится на хроническийбронхит, при этом 21 процент населения в возрасте 40 — 59 лет страдает этимзаболеванием. В Японии в ряде городов до 60% жителей болеют хроническимбронхитом, симптомами которого является сухой кашель с частыми отхаркиваниями,последующее прогрессирующее затруднение дыхания и сердечная недостаточность. Всвязи с этим следует отметить, что так называемое японское экономическое чудо50 — 60-х годов сопровождалось сильным загрязнением природной среды одного изнаиболее красивых районов земного шара и серьезным ущербом, причиненнымздоровью населения этой страны. В последние десятилетия с вызывающей сильнуюозабоченность быстротой растет число заболевших раком бронхов и легких,возникновению которых способствуют канцерогенные углеводороды (19, с. 107).
Животных находящиеся ватмосфере и выпадающие вредные вещества поражают через дыхательные органы ипроникают в организм вместе со съедобными запыленными растениями. Припоглощении больших количеств вредных загрязняющих веществ животные могутполучить острые отравления. Хроническое отравление животных фтористымисоединениями получило среди ветеринаров название «промышленный флюороз»,который возникает при поглощении животными корма или питьевой воды, содержащихфтор. Характерными признаками являются старение зубов и костей скелета.
Пчеловоды некоторыхрайонов ФРГ, Франции и Швеции отмечают, что вследствие отравления фтором,оседающим на медоносных цветах, наблюдается повышенная смертность пчел,уменьшается количество меда и резко снижается численность пчелиных семей (11,с. 120).
Действие молибдена нажвачных животных наблюдалось в Англии, в штате Калифорния (США) и в Швеции.Молибден, проникающий в почву, препятствует поглощению растениями меди, аотсутствие меди в пище у животных вызывает потерю аппетита, веса. Приотравлении мышьяком на теле крупного рогатого скота появляются изъязвления.
В ФРГ наблюдали сильноеотравление свинцом и кадмием серых куропаток и фазанов, а в Австрии свинецнакапливался в организмах зайцев, которые питались травой вдоль автострад. Трехтаких зайцев, съеденных за одну неделю, вполне достаточно, чтобы человек могзаболеть в результате свинцового отравления (11, с. 118).
Заключение
На сегодняшний день вмире существует множество экологических проблем: начиная от исчезновениянекоторых видов растений и животных и заканчивая угрозой вырождениячеловеческой расы. Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному: оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменномуровне), либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.
На организменномуровне может происходить нарушение отдельныхфизиологических функций организмов, изменение ихповедения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости квоздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды.
На уровне популяцийзагрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости,смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональныхсвойств.
На биоценотическом уровнезагрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те жезагрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ.Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть дополного исчезновения одних форм и появления других. В конечном счете происходитдеградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижениеположительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственномотношении.
Таким образом, наосновании всего вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:
1. За последние сто лет развитие промышленности «одарило» нас такимипроизводственными процессами, последствия которых вначале человек еще не могсебе представить. Возникли фабрики, заводы, города-миллионеры, рост которыхостановить нельзя. На сегодняшний день существуют три основных источника загрязнения атмосферы:промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников вобщем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места ихрасположения. Однако сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняетвоздух промышленное производство.
2. Любые формызагрязнения водоёмов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят кпагубному изменению среды обитания человека. Эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальноми популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющихвеществ приводит к упрощению экосистемы.
3. Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонентбиосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органическоговещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняетфункции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора загрязненийразличного рода. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившеесяфункционирование биосферы необратимо нарушится.
На данный момент в миресуществует много теорий, в которых большое внимание уделяется нахождениюнаиболее рациональных путей решения экологических проблем. Но, к сожалению, набумаге все оказывается значительно проще, чем в жизни.
Воздействие человека наокружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение,понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная идейственная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в томслучае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованныезнания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новыеметоды уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.
На нашвзгляд, для предотвращения дальнейшего загрязнения окружающей среды в первуюочередь необходимо:
— усилить внимание к вопросам охраны природы и обеспечения рационального использованияприродных ресурсов;
— установить систематический контроль за использованием предприятиями иорганизациями земель, вод, лесов, недр и других природных богатств;
— усилить внимание к вопросам по предотвращению загрязнений и засоления почв,поверхностных и подземных вод;
— уделять большое внимание сохранению водоохранных и защитных функций лесов,сохранению и воспроизводству растительного и животного мира, предотвращениюзагрязнения атмосферного воздуха ;
— усилить борьбу с производственным и бытовым шумом.
Охранаприроды — задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мыслышим об опасности, грозящей окружающей среде, однако до сих пор многие из нассчитают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мыещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. Экологическая проблема — это одна изнаиболее важных задач человечества. И уже сейчас люди должны это понимать ипринимать активное участие в борьбе за сохранение природной среды.Причем везде:и в маленьком городе Балашове, и в Саратовской области, и в России, и во всеммире. От решения этой глобальной проблемы зависит, без малейшего преувеличения,будущее всей планеты.
Литература
1. Агаджанян, Н.А.,Торшин, В.И. Экология человека / Под ред. В. И. Торшина. — М.,1994.
2. Агесс, П. Ключик экологии / П. Агесс. — Л., 1982.
3. Артамонов, В.И. Растенияи чистота природной среды / В. И. Артамонов. – М., 1986.
4. Богдановский, Г.А. Химическая экология / Отв. ред. Г. А. Богдановский. – М., 1994.
5. Болбас, М. М. Основыпромышленной экологии / Под ред. М. М. Болбас. – М., 1993.
6. Владимиров, А. М.Охрана окружающей среды / А. М. Владимиров и др. – СПб., 2001.
7. Добровольский, Г. В., Гришина, Л. А. Охранапочв / Г. В. Добровольский. — М., 1985.
8. Дронова, Т. Я. Влияниеатмосферного загрязнения на свойства почв / Т. Я. Дронова. — М., 1990.
9. Израэль, Ю.А., РовинскийФ.Я. Берегите биосферу / Ю. А. Израэль и др. – М., 1987.
10. Ильин, В. Б. Тяжёлыеметаллы в системе «почва-растение» / В. Б. Ильин. — Новосибирск, 1991.
11. Криксунов, Е.А., Пасечник, В.В., Сидорин, А.П. Экология. Уч. пособие / Под ред. Е. А.Криксунова и др. – М., 1995.
12. Круглов, Ю. В. Микрофлорапочвы и пестициды / Ю. В. Круглов. — М., 1991.
13. Куллини, Дж. Леса.Моря / Дж. Куллини. – Л., 1981.
14. Плотников, В.В. Наперекрестках экологии / В. В. Плотников. – М., 1985.
15. Протасов, В. Ф. идр. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В. Ф.Протасова. – М., 1995.
16. Рэуце, Н.,Кырста, С. Борьба с загрязнением почвы / Н. Рэуце и др. — М., 1986.
17. Соколова, Т. А. идр. Изменение почв под влиянием кислотных выпадений / Под ред. Т. А. Соколовой.- М., 1993.
18. Федоров, Л. А. Диоксиныв питьевой воде / Л. А. Федоров // Химия и жизнь. — №8. – 1995.
19. Хефлинг, Г. Тревога в 2000 году / Г. Хефлинг. — М., 1990.
20. Щебек, Ф. Вариации на тему одной планеты / Ф. Щебек. – М., 1972.
21. Черняк, В.З. Семь чудес и другие / В. З. Черняк. — М., 1983.
Приложение 1
Поступление веществ (вмлн. т/год) в город с населением 1 млн. человек
Название вещества Количество
Чистая вода 470,0
Воздух 50,2
Минерально-строительноесырье 10,0
Уголь 3,8
Сырая нефть 3,6
Сырье черной металлургии 3,5
Природный газ 1,7
Жидкое топливо 1,6
Горно-химическое сырье 1,5
Сырье цветной металлургии1,2
Техническое растительноесырье 1,0
Сырье пищевойпромышленности,
готовые продукты питания1,0
Энергохимическое сырье 0,22
Приложение 2
Выбросы (в тыс.т/год) ватмосферу
города с населением 1млн. человек
Ингредиентыатмосферных выбросов Количество
Вода (пар, аэрозоль) 10800
Углекислый газ 1200
Сернистый ангидрид 240
Окись углерода 240
Пыль 180
Углеводороды 108
Окислы азота 60
Органические вещества
(фенолы, бензол, спирты,растворители, жирные кислоты) 8
Хлор, аэрозоли солянойкислоты 5
Сероводород 5
Аммиак 1,4
Фториды (в перерасчете нафтор) 1,2
Сероуглерод 1,0
Цианистый водород 0,3
Соединения свинца 0,5
Никель (в составе пыли) 0,042
ПАУ (в том числебензопирен) 0,08
Мышьяк 0,031
Уран (в составе пыли) 0,024
Кобальт (в составе пыли) 0,018
Ртуть 0,0084
Кадмий (в составе пыли) 0,0015
Бериллий (в составе пыли)0,0012
Приложение 3
Твердые иконцентрированные отходы (в тыс.т/год) города с населением 1 млн. человек
Вид отходов Количество
Зола и шлаки ТЭЦ 550,0
Твердые осадки из общейканализации
(95% влажности) 420,0
Древесные отходы 400,0
Галитовые отходы 400,0
Сырой жом сахарныхзаводов 360,0
Твердые бытовые отходы* 350,0
Шлаки черной металлургии 320,0
Фосфогипс 140,0
Отходы пищевойпромышленности
(без сахарных заводов) 130,0
Шлаки цветнойметаллургии 120,0
Осадки стоков химическихзаводов 90,0
Глинистые шламы 70,0
Строительный мусор 50,0
Пиритные огарки 30,0
Горелая земля 30,0
Хлорид кальция 20,0
Автопокрышки 12,0
Бумага (пергамент,картон, промасленная бумага) 9,0
Текстиль (ветошь, пух,ворс, промасленная ветошь) 8,0
Растворители (спирты,бензол, толуол и т.д.) 8,0
Резина, клеенка 7,5
Полимерные отходы 5,0
Костра отпроизводственного льна 3,6
Отработанный карбидкальция 3,0
Стеклобой 3,0
Кожа, шерсть 2,0
Аспирационная пыль (кожа,перо, текстиль) 1,2
* Твердые бытовые отходысостоят из: бумага, картон — 35%, пищевые отходы — 30%, стекло — 6%, дерево — 3%, текстиль — 3,5%, черные металлы — 4%. Кости — 2,5%, пластмассы — 2%, кожа,резина — 1,5%, цветные металлы — 0,2%, прочее — 13,5%.
Приложение 4
Сточные воды (в тыс.тонн) города с населением 1 млн. человек
Показатель Количество
Взвешенные вещества 36,0
Фосфаты 24,0
Азот 5,0
Нефтепродукты 2,5
Синтетическиеповерхностно-активные вещества 0,6