1. Общее понятие загрязнения» окружающей среды

Область активной жизни, включающей в себя нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, называемой биосферой, представляет собой целостную, сложную, динамичес­кую систему, в которой живые организмы и среда их обитания органически связаны друг с другом и взаимодействуют между собой.

Термин «биосфера» введен Э. Зюссом в 1875 г., а учение о био­сфере создано русским биохимиком В. И. Вернадским в 1926 г.

В результате длительной эволюции пределы биосферы ограниче­ны условными границами абиотических факторов существова­ния живых организмов:

• диапазон температур от –250 до +160 °С;

• диапазон давлений от 10^-3 до 3·10³ атмосфер;

• нижняя граница в воде – примерно на глубине 10 км;

• нижняя граница в литосфере – на глубине до 2 км;

• верхняя граница в атмосфере – до озонового слоя.

Экологические системы (экосистемы), представляющие собой совокупность различных видов растений, животных и микроорга­низмов, взаимодействующих между собой и с окружающей средой, являются, с другой стороны, функциональными подсистемами био­сферы, которые могут сохраняться неопределенно долгое время при условии соответствующих биотических и абиотических факторов.

Одним из условий устойчивого равновесия экосистем является относительное постоянство этих факторов или, по крайней мере, их изменение в пределах, не превышающих скорости адаптации живых организмов. Например, суточные, сезонные, многолетние колеба­ния биотических и абиотических факторов не выходят за пределы лимитирующих, т.е. колебания температуры, давления, состава воз­духа, сезонные изменения биомассы флоры и фауны и т.п. не выходят из границ, за которыми происходит нарушение нормаль­ной жизнедеятельности квантов биосферы.

Необратимые процессы в биосфере происходят в течение миллиона лет и живые организмы, обладая удивительным свой­ством приспособления к внешним условиям, успевают адап­тироваться. Примером может служить качественное изменение состава атмосферы. В ней медленно накапливался кислород вслед­ствие процессов фотосинтеза растений, которого до возникновения живых организмов в атмосфере почти не было. Другой характер имеют антропогенные [техногенные] изменения окружающей среды, которые порой приводят к резкому возмущению средних значений абиотических факторов, выходящих за пределы устойчивости суще­ствования и развития живого организма.

Появление человека, как высшего разумного существа, оказало и оказывает все более возрастающее влияние на биосферу. Окружа­ющая человека природная среда, как составная часть биосферы, является средой его обитания, производственной и хозяйственной деятельности. Наряду с глубоким диалектическим единством чело­века и природы, их взаимоотношения имеют противоречивый ха­рактер. С одной стороны, человек вышел из природы, пользуется ее ресурсами, с другой стороны, из-за своей бурной деятельности человек стал создавать свою собственную, отличную от естествен­ной экосистему человека. Появление в биосфере новых компонен­тов, вызванных хозяйственной деятельностью человека, характери­зуют термином антропогенное «загрязнение». Под этим термином понимают побочные отходы, образующиеся в результате хозяй­ственной деятельности человека (общества), которые, попадая в окружающую природную среду, изменяют или разрушают ее биотические и абиотические свойства. Загрязнения могут также влиять на энергетический баланс, физико-химические свойства, уровни радиоактивности и электромагнитного фона окружающей среды. Рассмотрим в качестве примера количество отходов, посту­пающих в биосферу за сутки от города с миллионным населением (рис. 1).

Рис. 1. Схема поступающих в город А ресурсов В и промышленно-бытовых отходов С за сутки. Население города А – 1 млн. человек, размерность ресурсов и отходов даны в тоннах за сутки

Из схемы, представленной на рис. 1, видны внушительные размеры отходов, загрязняющих атмосферу, гидросферу и литос­феру. В настоящее время почти половина населения Земли живет в городах. Нетрудно представить какое гигантское количество про­мышленно-бытовых отходов поступает в окружающую среду. Одни только топливо-сжигающие установки выбрасывают в атмосферу за год более 200 млн. тонн оксида углерода, 50 млн. тонн углеводо­родов, 150 млн. тонн оксида серы, свыше 50 млн. тонн оксидов азота, 250 млн. тонн аэрозолей, 20 млрд. тонн углекислого газа, не говоря о других загрязнениях. В сфере техногенной деятельности в настоящее время участвуют все элементы таблицы Менделеева и многие синтетические соединения и материалы, которые несвойст­венны окружающей среде. Использование их чрезвычайно неэффек­тивно и отрицательно влияет на круговорот элементов в биосфере. Напротив, биогеохимический цикл круговорота элементов, сложив­шийся за миллионы лет в биосфере, позволял эффективно использо­вать небольшую часть элементов, необходимых для поддержания органической жизни. Только небольшая часть вещества терялась в круговороте. В результате же техногенной деятельности сущест­венно нарушается естественное соотношение элементов в биосфере.

Для обеспечения одного человека необходимыми предметами жизнедеятельности используется ежегодно 20 тонн природных ре­сурсов Земли, из них 98% бесполезно превращаются в отходы, которые рассеиваются в биосфере, загрязняя ее и нарушая эволюционно сложившиеся биогеохимические циклы. Выбрасываемые в ат­мосферу, гидросферу и почву «загрязнения», попадают в растения и живые организмы, оказывая на них вредное воздействие и накап­ливаясь в них. При этом человек подвергается не только непосред­ственно воздействию «загрязнений», но и становится потребителем загрязненных растений и животных. Это приводит к увеличению числа людей, страдающих различными болезнями (аллергией, аст­мой, ишемией, раком). Особенно велика заболеваемость людей в городах, где экологический кризис ощущается острее.