1679

–Озон – содержится в автомобильных выбросах, образуется под действием электрических разрядов. Он раздражает органы дыхания, нарушает работу легких, вызывая кашель. Может обострять хронические заболевания сердца, вызывать астму, бронхит.

–Органические канцерогены – группа особотоксичных органических веществ, провоцирующих онкологические заболевания; некоторые из них даже при очень небольших концентрациях приводят к мутациям в генах. Очень опасным канцерогеном является бенз(а)пирен, содержащийся в автомобильных выбросах.

–Диоксины – органические вещества, являющиеся универсальными ядами, токсичными для всего живого. Образуются при производстве красителей, гербицидов, а также при хлорировании воды и сжигании отходов. Диоксины небиоразлагаемы и способны накапливаться в окружающей среде.

–Ртуть и ее соединения – вызывают нервные расстройства, нарушение функций желудочно-кишечного тракта, почек, изменения в хромосомах.

–Мышьяк – является очень токсичным веществом, вызывает отравления, обуславливает онкологические заболевания кожи, невриты.

–Свинец – вызывает разрушение костных тканей, нарушение нервной системы и почек, сильно влияет на наследственность, обуславливая появление дефектов у новорожденных, а также снижение умственных способностей у детей.

–Другие тяжелые металлы и их соединения также очень токсичны. Кадмий приводит к циррозу почек, медь – изменениям в тканях, гепатиту, хром и никель обладают канцерогенным действием.

3. Физическое загрязнение – изменение физических параметров среды. К этому типу относятся следующие виды загрязнений.

–Тепловое – избыточное поступление тепла от антропогенных источников, приводящее к повышению температуры окружающей среды. Тепловое загрязнение наблюдается вблизи теплотрасс, промышленных предприятий, в водоемах вблизи мест сброса нагретых сточных вод. В результате теплового загрязнения от различных источников температура воздуха в городе выше, чем в сельской местности, крупные города представляют собой «острова тепла».

–Шумовое – превышение естественного уровня звуковых колебаний в среде. На улицах крупных городов уровень шума от транспортных потоков достигает 90–100 дБ. При уровне шума свыше 90 дБ начинают деградировать органы слуха, уровень 110–120 дБ является болевым порогом, шум в 130 дБ – разрушительный предел для человеческого уха.

–Световое – нарушение естественной освещенности местности, ведущее к нарушению биологических ритмов.

–Электромагнитное – изменение электромагнитных свойств среды, наблюдается вблизи линий электропередач, радио- и телепередающих станций. Вблизи линий электропередач наблюдается высокая напряженность электрического поля (так, для ЛЭП-350 напряженность поля в точке проекции на Землю составляет 3,5–5 кВ/м, для ЛЭП-500 – 10–15 кВ/м). Электромагнитное загрязнение в помещении возникает при использовании микроволновых печей, радиотелефонов, компьютеров и других бытовых приборов. При воздействии электромагнитного излучения на живой организм наблюдается тепловое разрушение тканей, при большой интенсивности излучения – изменения в генах (нарушение наследственных свойств). С увеличением частоты излучения (уменьшением длины волны) интенсивность электромагнитного воздействия возрастает.

–Радиоактивное – превышение естественного уровня радиоактивных веществ в среде. Естественный радиационный фон обуславливается космическим излучением, природными изотопами (например, радон, содержащийся в подземных водах). Источниками радиоактивного излучения могут быть промышленные отходы, строительные материалы, естественные горные породы. За последние 50 лет практически все население Земли подвергалось облучению от радиоактивных осадков, образующихся при испытании ядерного оружия. Радиоактивное облако может обойти всю Землю за две недели и невозможно предсказать, где именно выпадет радиоактивный дождь. Продукты радиоактивного распада поступают в живые организмы и участвуют в обмене веществ, заменяя стабильные элементы. Радиоактивное загрязнение очень сильно влияет на наследственные свойства, вызывая мутации в генах, обуславливает разрушение тканей, возникновение онкологических заболеваний.

4. Биологическое загрязнение связано с появлением в окружающей среде необычно большого количества микроорганизмов. Причиной может быть выброс загрязняющих веществ, изменение физических параметров среды, например повышение температуры. В результате изменения условий среды мутируют многие известные микроорганизмы, просыпаются бактерии, тысячелетия находящиеся в условиях вечной мерзлоты. К этим микроорганизмам у человека нет иммунитета.

Урбанизация, высокая плотность населения на сравнительно небольших участках способствуют распространению различных заболеваний, вызванных биологическим загрязнением среды.

6.1. Основные источники загрязнения

Среди большого количества источников загрязнения наиболее важными являются следующие.

1. Транспорт. При сгорании топлива выделяется большое количество веществ, многие из которых токсичны. Загрязнение распространяется на атмосферу, гидросферу и литосферу.

На долю транспорта приходится около 40–60 % всего загрязнения атмосферы. Большое количество загрязняющих веществ (около 200) содержится в выхлопных газах автомобилей с поршневым двигателем, работающих на бензине. Наиболее распространенными транспортными загрязнителями являются оксиды серы, углерода, азота, сажа, канцерогенные вещества. Большая часть продуктов сгорания топлива скапливается

уповерхности Земли, в зоне дыхания человека.

Ввыбросах дизельных двигателей меньше токсичных веществ, но в 5 раз больше сажи, чем в выбросах бензиновых двигателей.

Большое количество загрязнителей выбрасывается в атмосферу при строительстве автомобильных дорог (токсичные углеводороды, пары растворителей, пыль).

Влито- и гидросферу при работе автотранспорта поступают свинец, органические вещества, другие загрязнители. Они оседают на поверхности почвы и поглощаются растениями. Так, придорожные растения накапливают большое количество свинца (поступающего из детонатора для бензина – тетраэтилсвинца). Свинец концентрируется в тканях растений и передается далее по трофической цепи, поступая в организм растительноядных животных (например, пасущихся у дороги коров), а затем в организм человека.

Еще один источник загрязнения литосферы – автомобильные шины, в процессе износа которых образуются микроскопические частицы резины. Большая часть этой резиновой пыли накапливается в придорожной полосе, где ее масса составляет около 2 % от массы почвы.

Очень опасны для биосферы аварийные нефтяные выбросы. Они создают на поверхности воды пленку, не пропускающую солнечные лучи. Это приводит к гибели многих организмов и подавлению жизнедеятельности других, то есть к нарушению биологического равновесия в Мировом океане.

2. Производство энергии – следующий источник загрязнения. На его долю приходится около 25 % загрязнения атмосферы. Основное загрязнение идет от выбросов теплоэлектростанций. В атмосферу поступают оксиды серы, азота и углерода, зола, в лито- и гидросферу – соединения тяжелых металлов, шлаки, сажа.

Тепловое загрязнение, возникающее при сбросе нагретых сточных вод электростанциями, обуславливает уменьшение количества растворен-ного в воде кислорода и , как следствие, цветение водоемов.

Опасны также электромагнитные излучения от станций и подстанций.

3.Промышленность. Промышленные выбросы, содержащие огромное количество органических и неорганических веществ, обуславливают около 20 % загрязнения атмосферы. Токсичные вещества из промышленных выбросов могут поглощаться растениями, водными организмами и передаваться по трофической цепи, попадая в организм людей. Известны случаи массового смертельного отравления людей промышленными отходами при авариях или незапланированных выбросах. Пыль и сажа, в большом количестве образующиеся при работе промышленных предприятий, оседают в легких, изменяя их структуру.

4.Сельское хозяйство. В результате деятельности сельскохозяйственных предприятий в лито- и гидросферу выбрасываются удобрения и ядохимикаты. Эти вещества опасны для многих живых организмов, некоторые из ядохимикатов обладают канцерогенным действием.

Даже нетоксичные отходы сельского хозяйства (навоз, компост) могут отрицательно влиять на природные экосистемы. Эти отходы содержат много биогенных веществ, способствующих размножению микроорганизмов. Поэтому выбросы сельскохозяйственных стоков в водоемы часто ведут к цветению и заболачиванию последних. При этом нарушаются биогеохимические циклы многих элементов.

5.Жилые дома и бытовые предприятия. Основными загрязнителями,

поступающими из этих источников, являются строительный мусор, пищевые отходы, бытовой мусор. В современном городе накопление бытовых отходов составляет 250–300 кг на человека в год. Около 4 % отходов очень токсичны и представляют особую опасность для биосферы. Часть отходов являются небиоразлагаемыми и накапливаются в окружающей среде (это в первую очередь отходы пластмасс, другие синтетические вещества).

Городские свалки загрязняют почву и влияют на растительность на расстоянии до полутора километров. Загрязнения разносятся со стоком и дождевыми водами. Особенно опасны отходы, содержащие тяжелые металлы, ртуть.

Коммунально-бытовые сточные воды (из жилых домов, прачечных, столовых) содержат синтетические моющие средства (детергенты), а также болезнетворные микроорганизмы, ведущие к заражению водоемов и почвы.

6.2. Последствия загрязнения окружающей среды

Антропогенное воздействие сильно изменяет естественные природные процессы. Глобальными последствиями загрязнения являются парниковый эффект, разрушение озонового слоя, нарушение природных круговоротов, кислые осадки.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата

Парниковый эффект – это повышение средней температуры атмосферы в результате увеличения в ней концентрации «парниковых газов» (углекислого, метана, паров воды и др.), препятствующих нормальному теплообмену Земли.

Причиной возникновения парникового эффекта является выброс в атмосферу больших количеств «парниковых газов». Содержащиеся в атмосфере в большом количестве азот и кислород почти не задерживают теплового излучения, исходящего от нагретой поверхности Земли. Зато «парниковые газы» – пары воды и углекислый газ – удерживают 84 % этого излучения. Наиболее важным из парниковых газов является углекислый (СО2). Увеличение его содержания в атмосфере началось еще в XIX в. и продолжается до сих пор. За последние 100 лет содержание СО2 в атмосфере возросло на 25 %. За этот же период содержание метана выросло в 2 раза. Миллиарды тонн углекислого газа ежегодно выбрасываются в атмосферу в результате сжигания топлива (в транспортных двигателях, при производстве энергии). Метан попадает в атмосферу при добыче природного газа, в результате разложения органических останков.

Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, как стеклянная крыша в парнике, пропускает солнечные лучи, но не дает уйти теплу, задерживая тепловое излучение Земли. При этом повышается средняя температура окружающей среды. Увеличение температуры ведет к уменьшению растворимости СО2 в Мировом океане, что обуславливает появление в атмосфере новых порций газа.

Следствием разогрева атмосферы является таяние ледников и расширение воды, что ведет к повышению уровня Мирового океана. Уже сейчас происходит интенсивное таяние льдов Антарктиды. За последние десятилетия толщина льдов в Северном Ледовитом океане уменьшилась на 40 %. К 2030−2050 гг. при существующих темпах производства должно произойти увеличение температуры на 1,5–4,5 С, что вызовет подъем уровня Мирового океана на 50–100 см, а концу века – на 2 м.

Повышение уровня Мирового океана означает затопление обширных прибрежных территорий, исчезновение небольших островов, заболачивание земель во многих районах. Это будет серьезным ударом по мировой экономике, так как большая часть населения Земли обитает вблизи океанов и морей.

Еще одним следствием потепления климата будут сильнейшие ураганы, засухи, муссонные дожди, лесные пожары. Существует предположение, что резкое повышение температуры может изменить глобальную океаническую циркуляцию, следствием чего будет быстрое наступление очередного Ледникового периода (то есть быстрое глобальное похолодание).

Даже очень небольшое, в пределах 1–2 С, изменение климата ведет к засухам на одних территориях, расширению пустынь и увеличению количества осадков и наводнений на других территориях. За последние 50 лет общая площадь пустынь увеличилась примерно на 9 млн км2 – территорию, равную по размерам половине Южной Америки. При изменении климата нарушается нормальная смена времен года, нарушаются биологические ритмы, что ведет к гибели многих организмов.

В 1992 г. на конференции по охране окружающей среды в Рио-де- Жанейро была принята конвенция ООН об изменении климата, согласно которой 25 развитых стран и стран с развивающейся экономикой должны взять на себя следующие обязательства: вернуться к выбросу парниковых газов на уровне 1990 г., предоставить финансовые ресурсы и безопасные технологии другим странам и т.д.

Разрушение озонового слоя

Еще одним глобальным последствием загрязнения является разрушение озонового слоя, защищающего биосферу от мощного космического излучения. Впервые озоновые дыры были обнаружены в 1975 г. над Антарктидой. В настоящее время наблюдается истощение озонового слоя над многими областями земного шара. Озоновый слой над Антарктидой за последние несколько десятков лет уменьшился на 40 %, над Северным полюсом – на 10 %. В защитном озоновом слое появилось много «дыр». Озоновые дыры обнаружены и над Россией, особенно над ее холодной частью – Сибирью.

Уменьшение количества озона в атмосфере влияет на климат планеты и здоровье людей. Проникающее через озоновые дыры ультрафиолетовое излучение обладает достаточной энергией для разрушения большинства органических соединений живой клетки. В районах с пониженным содержанием озона наблюдается увеличение заболеваемости людей глазными болезнями, подавление иммунной системы, а также рост числа онкологических заболеваний. Так, американские ученые установили, что уменьшение озонового слоя на 1 % ведет к усилению ультрафиолетовой радиации на 2 % и, как следствие, учащению случаев заболевания раком кожи на 2,5 %. Под действием ультрафиолета растения постепенно теряют способность к фотосинтезу. Особенно сильно это сказывается на фотосинтетиках океана – мелком планктоне, являющихся пищей большинства рыб. Гибель планктона нарушает все трофические цепи в водных системах, что неизбежно ведет к деградации биосферы.

Причина появления озоновых дыр – разрушение озона при контакте с некоторыми загрязнителями (фторхлоруглеродами – фреонами, оксидами азота), а также испытания ядерного оружия. Фреоны применяются в большом количестве в виде хладагентов в холодильниках, в качестве растворителей, распылителей в аэрозольных баллончиках. Это легкие газы,

которые поднимаются в верхние слои атмосферы, где разрушаются с выделением очень активных радикалов хлора и брома, взаимодействующих с озоном. Кроме разрушения озона, фреоны также усиливают парниковый эффект, играя двойную негативную роль в атмосфере.

Производство фреонов в мире очень велико. Только США выпускают 800–900 тыс. т в год – половину всего количества.

Выпадение кислых осадков на больших территориях

Основной причиной кислых дождей являются выбросы в атмосферу оксидов серы и азота, образующих кислоты при взаимодействии с водой. Газообразные вещества разносятся воздушными потоками на большие расстояния. В результате на многих территориях осадки приобретают кислую реакцию (рН = 5–6, зарегистрированы и осадки с рН = 2–3). Следствием этого являются закисление почв и водоемов на больших участках, гибель водных организмов, угнетение растительности и деградация природных экосистем. Из почв вымываются питательные вещества, а также и токсичные соединения, поступающие опять к живым организмам. В результате кислых осадков идет гибель лесов во всем мире. Под воздействием кислых соединений разрушаются здания, сооружения, коррозируют мосты, различные металлические конструкции, наносится вред здоровью людей.

Образование смога над промышленными центрами

Смог представляет собой смесь дыма, тумана и пыли, образующую над городом ядовитую дымку. Различают два основных типа смога: зимний (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

Зимний (лондонский) смог образуется над крупными промышленными центрами зимой в отсутствии ветра. При этом концентрация загрязняющих веществ достигает больших величин, что ведет к ухудшению состояния здоровья людей.

В 1952 г. в результате образования смога такого типа над Лондоном, в период с 3 по 9 декабря, в городе погибло более 4 тысяч человек, примерно 10 тысяч попали в больницы. Позже подобный вид смога наблюдался над другими городами. Рассеять смог может только ветер, снижению концентрации загрязнителей способствует уменьшение их выброса.

Летний (лос-анджелесский) смог называется еще фотохимическим. Он возникает летом в результате интенсивного воздействия солнечной радиации на воздух, пересыщенный автомобильными выбросами. Под воздействием солнечной энергии некоторые загрязнители (например, оксиды азота) образуют очень токсичные вещества, раздражающие легкие, желудочно-кишечный тракт и органы зрения. Этот смог характерен для городов, расположенных в низине.

6.3. Разрушение природных экосистем

Выброс большого количества загрязнителей и изменения, происходящие при этом в окружающей среде, неизбежно ведут к нарушению нормальных биологически циклов и разрушению природных экосистем. Загрязнение отрицательно воздействует на почву, леса, водоемы, растительный и животный мир.

Деградация почв

Почва представляет собой верхний, наиболее плодородный слой земной коры. Именно в почве находится запас большинства питательных элементов, необходимых растениям. Причинами постепенной деградации почв являются интенсивное земледелие (ежегодное обеднение почв в результате сбора урожая), кислые осадки, засоление почв в процессе орошения, загрязняющие вещества. Все это уменьшает количество плодородных почв. На заре земледелия их было около 4,5 млрд га, сейчас – около 2,5 млрд га. Расширяют свои границы пустыни. Так, Сахара ежегодно продвигается на 1,5–10 м. Имеются сведения, что до появления человека пустынь на Земле не было. Они представляют собой результат нерациональной хозяйственной деятельности древних цивилизаций.

Эвтрофикация (зарастание) водоемов

Процесс постепенного превращения водоемов с чистой водой в болота встречается и в природе (гетеротрофная сукцессия). Но без участия человека он занимает очень большой промежуток времени (многие сотни и тысячи лет). В результате антропогенного воздействия эвтрофикация ускоряется во много раз, и в настоящее время может происходить за несколько десятков лет. Причиной этого является поступление в водоемы большого количества биогенных элементов вместе с бытовыми и промышленными сточными водами, содержащими, кроме того, синтетические моющие средства, что приводит к увеличению продуктивности мелких водных организмов и повышению их биомассы («цветение воды»). Эти мелкие организмы вырабатывают большое количество токсичного вещества. В результате ухудшается качество воды, она становится непригодной для многих водных организмов и для хозяйственного использования.

Деградация лесов

Леса являются важным источником кислорода, они регулируют климат планеты, поглощают ряд загрязняющих веществ и способствуют очищению атмосферы. В настоящий период в мире происходит интенсивное уничтожение лесов без их соответствующего восполнения. Леса

истребляются при вырубке, пожарах, в результате воздействия загрязнителей (особенно кислых осадков). На месте вырубок начинается интенсивная эрозия почв, образуются болота. Вместе с лесами гибнет растительный и животный мир планеты.

Разрушение морских экосистем

Причиной деградации водных экосистем является загрязнение Мирового океана, особенно нефтепродуктами, тяжелыми металлами, детергентами (моющими средствами), радиоактивными отходами, а также воздействие ультрафиолетового излучения вследствие разрушения озонового слоя. За последнее столетие продуктивность Мирового океана сократилась на 10 %. Морские экосистемы способны самоочищаться, избавляясь от вредных веществ. Но эта способность имеет свой предел, который в ближайшем будущем будет значительно превышен. В результате произойдет гибель многих морских организмов и значительное ухудшение качества воды.

Мировой океан считается «легкими планеты», именно в нем осуществляется наиболее интенсивный фотосинтез. Загрязнение океана может привести к уничтожению жизни на Земле.

6.4. Демографические проблемы

Демография – наука, изучающая динамику роста народонаселения. Несмотря на ухудшение состояния окружающей среды и сокращение количества плодородных земель, в настоящее время наблюдается быстрый рост населения планеты. В начале нашей эры (ок. 2000 лет назад) на Земле проживало около 200 млн человек, в середине XVII в. – около 500 млн, в середине XX в. – уже 2,5 млрд, а в его конце – около 6 млрд человек. За 100 последних лет численность человечества возросла почти в 4 раза – с 1,65 до 6,06 млрд человек. Подобного демографического взрыва в истории человечества еще не было. Его причиной является улучшение условий жизни, успехи медицины в профилактике инфекционных заболеваний.

На протяжении тысячелетий численность населения Земли не превышала 1 млрд человек. Правда, в последний период численность начинает несколько стабилизироваться, но все же остается очень высокой. Продолжает расти численность африканских и азиатских народов. Увеличивается диспропорция в обеспечении ресурсами богатых и развивающихся стран. В 1960 г. это соотношение составляло 30:1, а в 1995 – уже

80:1.

Анализ тенденции изменения численности населения проводят при помощи специальных «возрастных пирамид». На оси абсцисс откла-

дывают численность, на оси ординат − возрастные группы (промежутки в пять лет). Численности каждой группы соответствует горизонтальный столбик (рис. 21). Для человека величина каждого возрастного интервала принимается 5 лет.

70-75

65-69

60-65

55-59

50-54

45-49

40-44

35-39

30-34

25-29

20-24

15-19

10-14

5-9

0-4

Рис. 21. Возрастные пирамиды для развивающейся (а) и зрелой (б) популяций

Возрастные пирамиды развивающихся стран резко сужаются к вершине из-за высокой смертности населения. Пирамиды развитых (зрелые популяции) сужаются более равномерно, причиной этого является качественное медицинское обслуживание и высокая выживаемость.

Популяция человека обладает теми же свойствами, что и популяции других живых организмов. Ее рост ограничен количеством доступных ресурсов (емкостью биосферы). Рост численности должен носить периодический характер, взрывное увеличение численности – очень опасный процесс. По прогнозам демографов, если не принять срочные меры к уменьшению рождаемости, то к середине века численность населения Земли достигнет критической отметки – 12–15 млрд человек. Это, скорее всего, приведет к полному истощению доступных природных ресурсов и гибели всей популяции.

Внастоящий период принимаются определенные меры по уменьшению рождаемости, особенно актуальные для развивающихся стран, где наблюдается критическая плотность населения. К таким мерам относятся законы, регулирующие количество детей, возраст вступления в брак и т.д. Но принимаемых шагов явно недостаточно. Прирост населения

вэтих странах снизился всего на десятые доли процента.

Вприроде рост численности популяций регулируется естественным путем (инфекционные заболевания, конкуренция, хищники). Выска-