Прикладная экология. Учебное пособие

Экологическая революция – ответная реакция человечества на кризисное состояние «человек и биосфера». Как правило, охватывает все стороны хозяйства и приводит к изменению взглядов людей на природу, ее эксплуатацию.

В истории человечества выделяют ряд экологических кризисов и революций:

1.Изменение среды обитания живых существ, вызвавшее возникновение прямоходящих антропоидов – непосредственных предков человека.

2.Кризис относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившего стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для лучшего и более раннего роста.

3.Первый антропогенный кризис: массовое уничтожение (перепромысел) крупных животных («кризис консументов»), связанный с по-

следовавшей за ним сельскохозяйственной экологической революцией.

4.Экологический кризис засоления почв и деградация примитивного поливного земледелия, недостаточность его для растущего народонаселения Земли, что привело к преимущественному развитию неполивного земледелия.

5.Экологический кризис массового уничтожения и нехватка растительных ресурсов или «кризис консументов», связанный с общим бурным развитием производственных сил общества, вызвавший широкое применение минеральных ресурсов, промышленную, а в дальнейшем и научно-техническую революцию.

6.Современный кризис угрозы недопустимого глобального загрязнения. Здесь редуценты не успевают очищать биосферу от антропогенных продуктов или потенциально не способны это сделать в силу неприродного характера выбрасываемых синтетических веществ. Этот кризис называют «кризисом редуцентов», которому соответствует высший этап НТР – реутилизация продуктов

иусловное замыкание технологических циклов.

С«кризисом редуцентов» почти одновременно наступают 2 других экологических напряжения: термодинамическое (тепловое) и снижение надежности экосистем. Они связаны с экологическими ограничениями энергии в нижней тропосфере и нарушением природного экологического равновесия. Данные экологические кризисы

33

31

будут разрешены на основе энергетической и эколого-плановой революций.

5.Природные катастрофы и техногенные аварии

Вгеологической истории Земли ученые придавали большое значение катастрофам. Поскольку крупные изменения в биосфере происходят за короткое время, то идеи Ж. Кювье (1797-1875) о роли катастроф в развитии живой среды были принципиально правильными. Периодически повторяющиеся катастрофы были двигателями эволюции. Катастрофы значительно ускоряли эволюцию.

Серьезными причинами дестабилизации среды жизни человека становятся природные катастрофы и техногенные аварии.

Техногенная авария – это опасное техногенное происшествие, создающее соответствующую угрозу жизни людей и окружающей среде обитания [5].

Природная катастрофа – это результат экстремальной геофизической ситуации, при которой из-за неблагоприятной природной обстановки возникают поражающие факторы, способные при неблагоприятной социально-экономической ситуации породить стихийное бедствие [5].

Экологическая катастрофа – это природная аномалия, за-

частую возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остро неблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона [5].

Экологическая катастрофа отличается от экологического кризиса тем, что кризис – это обратимое состояние, где человек выступает активно действующей стороной, а катастрофа – необратимое явление, человек здесь вынужденно пассивная, страдающая сторона.

Для возникновения природной катастрофы необходимы усло-

вия:

экстремальная геофизическая ситуация;

существование поражающего фактора.

Природная катастрофа может вызвать социальноэкономическое бедствие при неблагоприятной социальноэкономической обстановке.

К отдельным видам природных катастроф относятся наводнения, тропические циклоны, ураганы, тайфуны, цунами, землетрясения, вулканические извержения, засухи, заморозки, перегрев

34

32

земли, смерчи и т.д. Природные катастрофы в литосфере, гидросфере и атмосфере взаимосвязаны.

Наводнения стоят на первом месте по абсолютному числу жертв при единичном событии. За время наводнения в г. Ленске весной 2001 г. пострадали 46790 человек, из них эвакуированы 30977 жителей г. Ленска и сел, оказавшихся в зоне затопления.

Вулканические извержения всегда внушали страх людям.

За последние 500 лет произошло 500 вулканических извержений, приведших к гибели около 200 тыс. человек.

Крупнейшее землетрясение в России за последние годы было в 1995 г. на Сахалине, когда погибло более 2 тысяч человек.

Основной урон в России в конце ХХ – начале ХХI вв. наносят наводнения (30%), оползни, обвалы и лавины (20%), ураганы, смерчи (14%).

Экологическая катастрофа на Арале по своим масштабам и затяжным последствиям сопоставима с крупными мировыми катастрофами.

Многие ученые, специалисты указывают на усиление связи между природными катастрофами и техногенными авариями, приобретение многими из них глобально-экологического характера.

Ежегодные потери от аварий и катастроф техногенного и природного характера измеряются тысячами человеческих жизней и невосполнимым ущербом природной среде. Анализ техногенных аварий и природных катастроф приводит к заключению, что главные источники опасности для человека проистекают из созданной им среды. С достаточной точностью можно прогнозировать природные катастрофы и техногенные аварии, которые могут произойти в мире и в России.

Вопросы для самопроверки

1.Что такое ресурсный цикл?

2.Каким образом человек воздействует на круговороты веществ и потоки энергии?

3.Дайте классификацию антропогенных воздействий.

4.Назовите известные экологические кризисы.

5.Перечислите экологические кризисы и революции.

6.Что относят к природным катастрофам?

7.Вспомните крупнейшие техногенные аварии последних лет, которые произошли в России и мире?

35

33

Тема 4. Основные загрязнители окружающей среды

План

1.Понятие загрязнения окружающей среды. Виды загрязнителей.

2.Основные источники загрязнения окружающей среды.

3.Экологическая ситуация.

1. Понятие загрязнение окружающей среды. Виды загрязнений Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности

или разрушением данной экосистемы [5]. Различают следующие виды загрязнения:

1)Природные загрязнения, вызванные природными, нередко катастрофическими причинами, например, извержение вулкана.

2)Антропогенные загрязнения, возникающие в результате деятельности человека:

материальные: пыль, газы, зола, шлаки и т.д.;

физические (энергетические): тепловая энергия, электриче-

ские и электромагнитные поля, шум, вибрация и т.д.;

механические: пыль, аэрозоли атмосферного воздуха, твердые частицы в воде и почве;

химические: газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, попадающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой – кислоты, щелочи, диоксид серы, эмульсии и др.;

биологические: все виды организмов, появляющиеся при участии человека и наносящие ему вред – грибы, бактерии, синезеленые водоросли и т.д.

Последствия загрязнения окружающей среды:

1)ухудшение качества окружающей среды;

2)образование нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств при добыче и заготовке человеком сырья и материалов, которые превращаются в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере;

36

34

3)необратимое разрушение не только отдельных экологических систем, но и биосферы в целом, в т.ч. воздействие на глобальные физико-химические параметры окружающей среды;

4)потери плодородных земель, снижение продуктивности экологических систем и в целом биосферы;

5)прямое или косвенное ухудшение физического и морального состояния человека – главной производительной силы общества.

2.Основные источники загрязнения окружающей среды

До последнего времени считалось бесспорным, что серьез-

ные нарушения окружающей среды человек совершает в сфере

производственной деятельности. Заводские и фабричные трубы являлись основным источником загрязнения воздуха, стоки промышленных предприятий – рек и прибрежных морских вод. В конце ХХ века, когда транспорт и непроизводственная деятельность потеснили промышленность в шкале загрязнителей, промышленное и сельскохозяйственное производство остаются одним из главных источников ухудшения окружающей среды.

Основой развития любого региона или отрасли является энергетика. Темпы роста производства, его технический уровень, производительность труда, а в конечном итоге уровень жизни людей в значительной степени определяются развитием энергетики.

Основными источниками загрязнения окружающей среды в энергетике являются тепловые электростанции. Наиболее характерно химическое и тепловое загрязнение.

К городам с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы, где определяющим является влияние предприятий энергетики, относятся Иркутск, Ростов-на-Дону, Саратов, Улан-Удэ, Хабаровск, Чита, Южно-Сахалинск.

Черная и цветная металлургия относятся к самой загрязняющей природную среду отрасли. На долю металлургии приходится около 40% общероссийских валовых выбросов вредных веществ.

Черная металлургия является одним из крупных потребителей воды. Водопотребление ее составляет 12-15% общего потребления воды промышленными предприятиями страны. Около 6070% сточных вод, образующихся в технологическом процессе, относятся к «условно чистым» стокам (имеют только повышенную

37

35

температуру). Остальные (30-40%) сточные воды загрязнены различными примесями и вредными соединениями.

Неблагоприятная экологическая ситуация наблюдается в таких металлургических городах России, как Липецк, Магнитогорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Челябинск, Череповец и другие.

Загрязнение атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуется в первую очередь выбросами сернистого ангидрида (75% суммарного выброса в атмосферу), оксида углерода

(10,5%) и пыли (10,4%).

Сточные воды предприятий цветной металлургии загрязнены минеральными веществами, фторореагентами, солями тяжелых металлов, мышьяком, сульфатами, хлоридами, сурьмой, фтором и другими.

Химическая, нефтехимическая и целлюлозно-бумажная промышленность относятся к одним из основных загрязнителей воздушного бассейна, воды и почвы.

Выбросы от автомобильного транспорта в нашей стране составляют около 22 млн. тонн в год. Более 200 наименований вредных веществ и соединений, в т.ч. и канцерогенных, содержат отработанные газы двигателей внутреннего сгорания. Нефтепродукты, продукты износа шин и тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты.

Из-за высокого шумового воздействия воздушного транспорта серьезные проблемы возникают для прилегающих к аэропортам территорий жилой застройки.

Негативным образом сказывается на здоровье людей возрастание общего электромагнитного фона, особенно в крупных промышленных центрах.

Основными источниками поступления загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты России являются предприятия жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).

В конце ХХ века все возрастающая проблема – загрязнение природной среды бытовым мусором. Его на каждого горожанина приходится 150-600 кг в год. На каждого москвича приходится 300325 кг бытового мусора. Для того чтобы в природной среде разложилась бумага, требуется от 2 до 10 лет, консервная банка – более

38

36

90 лет, полиэтиленовый пакет – более 200 лет, пластмасса – 500, стекло – более 1000 лет.

Значительное загрязнение воздуха и земли происходит в процессе производства, испытания и хранения обычного, химического, биологического и ядерного оружия.

К мерам по снижению воздействия военно-промышленного комплекса на окружающую среду относятся проблема разоружения и решение любых конфликтов между государствами путем мирных переговоров. Вероятность военных конфликтов тем меньше, чем выше уровень цивилизации и культуры стран.

3. Экологическая ситуация Экологическая ситуация – это локальное или региональное

ухудшение окружающей среды, например, загрязнение вод, воздуха, деградации почв и т.д., рассматриваемое как общественно неоправданное или опасное [5].

Острота проявления региональных экологических проблем определяется показателями изменения природных условий, которые:

1)влияют на санитарно-гигиеническую обстановку;

2)ведут к истощению природных ресурсов;

3)нарушают и видоизменяют естественные ландшафты.

Все ареалы экологических ситуаций по степени остроты делятся на 2 категории: острые и очень острые. Эти зоны в 90-х годах ХХ века занимали 20% территории России, в них проживала пятая часть россиян.

Очень острые экологические ситуации возникают там, где состояние природной среды начинает прямо угрожать условиям жизни населения, а отдельные экологические проблемы достигают критической, кризисной или катастрофической степени остроты. Создают зоны чрезвычайной экологической ситуации и зоны экологического бедствия.

В пределах России в конце ХХ столетия отмечалось 13 регионов с очень острой экологической ситуацией. На экологическую ситуацию в России большое влияние оказывает состояние окружающей среды сопредельных государств. Пример тому – взрывы, пожар и извержение продуктов при аварии в 1986 г. на 4-ом энергоблоке Чернобыльской АЭС (Украина) стали катастрофой глобального масштаба.

39

37

Таким образом, трансграничный перенос и «экспорт» загрязнения затрагивают интересы соседних стран, поэтому только широкое межнациональное сотрудничество позволит обеспечить экологически безопасную деятельность человека.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение понятия «загрязнение окружающей среды».

2.Какие виды загрязнения вы можете назвать?

3.Перечислите последствия загрязнения окружающей среды.

4.Дайте определение понятия «экологическая ситуация».

5.Почему в решении экологических проблем должны участвовать все страны мира?

40

38

Тема 5. Охрана атмосферного воздуха

План

1.Структура и состав атмосферы.

2.Источники и состав загрязнения атмосферного воздуха.

3.Физические и экологические последствия загрязнения атмосферы.

4.Меры по предотвращению загрязнений атмосферного воздуха.

1. Структура и состав атмосферы Атмосфера – газообразная оболочка планеты, состоящая из

смеси различных газов, водяных паров и пыли [5].

Через атмосферу осуществляется обмен веществ Земли с Космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы: водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизана мощной радиацией Солнца, определяющей тепловой режим поверхности планеты.

Атмосфера имеет четко выраженное слоистое строение:

1.Нижний, наиболее плотный слой воздуха – тропосфера. В зависимости от широты Земли ее высота 10-15 км. Здесь содержится 80% массы атмосферы и до 80% водяного пара, развиваются физические процессы, формирующие погоду и влияющие на климат планеты различных районов нашей планеты.

2.Над тропосферой до высоты 40 км расположена стратосфера. В ней находится озоновый слой, поглощающий большую часть ультрафиолетовой радиации и предохраняющий жизнь на Земле.

3.Выше находится ионосфера, которая обладает повышенной ионизацией молекул газа. Этот слой, высотой до 1300 км, также оберегает все живое от вредного воздействия космической радиации, влияет на отражение и поглощение радиоволн.

4.Далее до 10000 км простирается экзосфера, где плотность воздуха с увеличением высоты убывает, приближаясь к разреженности вещества в максимальном пространстве.

Главными составными частями атмосферы являются азот,

кислород, аргон и углекислый газ.

Азот является инертным разбавителем наиболее важной для жизни человека, животных и растений составной части воздуха –

кислорода.

41

39

Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон О3, его образование и разложение связаны с поглощением ультрафиолетовой радиации Солнца, которая губительна для живых организмов. Он же задерживает 20% инфракрасного излучения Земли, повышая утепляющее действие воздушного покрывала. Озоновый слой часто называют «озоновым экраном». Мощность воздушной оболочки, защищающей жизнь на нашей планете от безжизненного космоса, по земным масштабам, значительна – 1,5 тыс. км.

2. Источник загрязнения атмосферного воздуха

Загрязнение атмосферы имеет естественное и искусственное происхождение.

Среди естественных факторов выделяются:

внезапное загрязнение воздуха космической пылью и космическим излучением;

земное загрязнение атмосферы при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, возникающих от ударов молний, выносе морских солей.

Условно разделяют естественное загрязнение атмосферы на

континентальное и морское, органическое и неорганическое.

Искусственное загрязнение атмосферы разделяют на радиоактивное, электромагнитное, шумовое, дисперсное и газообразное, а также по отраслям промышленности и видам технологических процессов.

Главными и наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные, транспортные и бытовые выбросы.

По особенностям строения и характеру влияния на атмосферу загрязнители подразделяют на механические и химические.

Вследствие деятельности человека в атмосферу поступают углекислый газ, угарный газ, диоксид серы, метан, оксиды азота. При использовании аэрозолей в атмосферу поступают хлорфторуглероды, в результате работы транспорта – углеводороды.

Превышение допустимых концентраций вредных веществ в атмосфере в 1999 году отмечалось в 195 городах и промышленных центрах с населением свыше 64 млн. человек, или около 44% населения России. Особенно неблагоприятное положение наблюдается в городах Архангельске, Липецке, Москве, Норильске, Братске, Екатеринбурге, Каменске-Уральском, Кемерово, Красноярске,

42

40