Современные проблемы экологии и природопользования. Учебно-методическое пособие

1.Общее состояние вида не только в природе, но и в неволе (если вид хорошо размножается в неволе, то опасность его потерять гораздо ниже, чем видов, добиться размножения которых в неволе не удается).

2.Значение рассматриваемого вида как незаменимого компонента для формирования экологической ниши других редких или узкоспециализированных видов.

Важная теоретическая и практическая предпосылка сохранения всего многообразия живого - принципиальный вывод о возможности сосуществования человека со всеми без исключения формами живого.

Другое направление сохранения многообразия видов живых организмов - восстановление их количественного состава с дальнейшим расселением.

Для сохранения многообразия живого все большее значение приобретает работа по одомашниванию животных, создание сети зоопарков, акклиматизация.

Сохранение животного мира неразрывно связано с решением правовых вопросов, международным сотрудничеством, выполнением всех работ на научной основе. В области охраны живой природы следует отметить следующие наиболее крупные направления и научные задачи:

1.Изучение биологии редких и исчезающих видов животных, а также поиск оптимальных путей их сохранения и воспроизводства.

2.Необходима дальнейшая разработка основ, сохранения природных сообществ.

3.Разработка биологических основ создания территориальных комплексных схем охраны природы.

4.Подготовка предложений об организации новых заповедников, заказников и других охраняемых территорий и акваторий.

5.Оценка последствий загрязнений природной среды.

51

6.Разработка принципов сохранения и качественного разнообразия и генетического фонда биосферы.

7.Разработка безопасных биологических методов управления численностью видов, наносящих ущерб народному хозяйству.

8.Разработка проблем правовой охраны животного и растительного мира.

9.Разработка новых форм природоохранного просвещения.

Загрязнение атмосферы - одно из основных отрицательных последствий индустриализации современного мира. Предприятия выбрасывают в воздух оксид углерода, хлор, диоксид азота, сероводород, частицы, содержащие цинк, медь, бор, сажу и т.д. При производстве чугуна (1 т) в воздух выделяется: 10-50 кг пыли, 150-350 кг оксида углерода, 0,8-1,5 кг оксидов серы, а также различные токсичные газы.

Запасы кислорода на Земле практически безграничны. Атмосферный воздух относится к категории неисчерпаемых природных ресурсов, но хозяйственная деятельность человека влияет на атмосферу и изменяет состав воздуха.

Воздуха - самый важный, необходимый фактор для человечества. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды - 5 дней, а без воздуха - 5 мин.

Источники загрязнения атмосферы: 1. Естественные.

В атмосфере всегда содержится некоторое количество пыли:

-минеральное (выветривание горных пород);

-органической (представлена организмами, живущими в атмосфере: бактерии, грибы и т.д.);

-космической (остатки сгоревших в атмосфере метеоритов).

2.Искусственные.

К наиболее значительным загрязнителям относятся:

52

1)выбросы, образующиеся при работе различных видов транспорта. Подсчитано, что более 250 млн. автомобилей выбрасывают в сутки в атмосферу около 0,5 млн.т оксида углерода, 100 тыс. т углеродов, 26 тыс. т оксида азота и массу паров бензина. За 100 км пути автомобиль расходует столько кислорода, сколько его нужно 1 человеку в течение года, при сжигании 1 т угля расходуется годичный запас О2 для 10 человек;

2)промышленные выбросы. Особенно опасны выбросы химической, металлургической, нефтеперерабатывающей промышленности и промышленности строительных материалов. Цементная промышленность выбрасывает примерно 100 кг цементной пыли на 1 т продукции. Это

приводит к сильному угнетению почвеннорастительного покрова в зоне до 1000 м. В 1974 г. было выявлено, что «дыры» в озоновом экране образуются в результате воздействия искусственных химикатов-фторуглеродов, эти газы широко используются в парфюмерной промышленности, в производстве холодильных установок, кондиционеров, огнетушителей и т.д.

Вещества, загрязняющие атмосферу:

-СО2 (процесс разложения, горения);

-СО (неполное сгорание топлива);

-SO2 (оксид серы -) SO2 + Н2О -> SO3 + Н2

кислота

-СН4 (метан ~ сгорание, плавление руд, утечка природного газа);

-H2S (сероводород - перегонка нефти, обработка почвы, анаэробные процессы);

-NH3 (аммиак, внесение удобрение, анаэробный распад);

-NOX - оксиды азота;

-пыль.

53

Для общей оценки загрязнения атмосферы вредными веществами используется коэффициент эмиссий:

-свободный индекс эмиссий;

-предельно допустимые выбросы (ПДВ).

Предупреждение и способы снижения загрязнения атмосферы.

1.Улучшение существующих и внедрение новых технологических процессов, исключающих выделение опасных веществ в самом источнике их образования.

2.Улучшение состава топлива, снижение или устранение выбросов в атмосферу с помощью очистных сооружений.

3.Предотвращение загрязнения атмосферы рациональным размещением источников вредных выбросов и расширением площадей зеленых насаждений.

Гидросфера - это совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных. Как особая оболочка Земли здесь рассматриваются лишь воды, находящиеся на поверхности планеты - материковые и океанические.

Гидросфера находится в тесной взаимосвязи с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществом биосферы, в которое она входит в качестве обязательного компонента.

Подавляющая часть массы природных вод (94,2%) - это воды Мирового океана, представляющего собой уникальную природную систему.

Вода является одним из самых сложных веществ, как с физической, так и с химической точек зрения. Вода относится к веществам, которые наиболее трудно получить в чистом виде.

Вода является главным фактором, определяющим климат на поверхности Земли.

Главная роль воды состоит в том, что она является средой и источником водорода для жизненных процессов. Без воды не может

54

происходить фотосинтез, который является источником всего органического вещества на Земле. Вода - единственный источник кислорода, выделяемый в атмосферу при фотосинтезе. Она составляет 8990% массы растений и 75% массы животных. В составе человеческого тела воды - 65%.

Пресная вода составляет немного больше 2% от общего объема гидросферы, или примерно 28,25 млн. км3. Часть пресной воды заморожена в полярных льдах. Пресная вода распределена по Земному шару неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Россия по ресурсам поверхностных вод занимает ведущее место в мире.

В целом в России на одного жителя приходится 31,9 тыс. м3 пресной воды в год.

Человечеству грозит недостаток чистой воды. Такая проблема возникла по следующим причинам;

1.Интенсивное увеличение потребностей в воде в связи с быстрым ростом народонаселения планеты и развитием отраслей деятельности, требующих огромных затрат водных ресурсов.

2.Потери пресной воды вследствие сокращения водоносности рек и других причин.

3.Загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками. Источник, вносящий в поверхностные или подземные воды различные вредные вещества, микроорганизмы или тепло, называются источниками загрязнения. Вещество, нарушающее нормы качества воды, - загрязняющим.

Вприродной воде могут быть следующие группы загрязняющих веществ:

1.Вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся там в молекулярном или ионном состоянии.

55

2.Примеси, которые образуют с водой коллоидные системы и взвеси.

3.Загрязнения биологического характера: бактерии, вирусы, водоросли, простейшие, черви и т.п.

Основными источниками загрязнения воды являются промышленные и коммунальные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм, попадание в водоемы с осадками и ливневыми стоками аэрогенных загрязнителей.

Среди загрязнителей воды наибольшую опасность представляют фенолы, нефть и нефтепродукты, соли тяжелых металлов, радионуклиды, пестициды и другие органические яды, биогенная органика, насыщенная бактериями, минеральные удобрения и т.д.

Наибольшая нагрузка из крупных речных бассейнов как по водопотреблению, так и по загрязнению приходится на Волгу, Днепр, Дунай, Рейн - в Европе; Урал, Миасс, Исеть, Тобол на Урале; Хуанхэ и Янцзы в Азии; реки Св. Лаврентия, Колорадо и Миссисипи в Америке.

Все большая опасность грозит и уникальному озеру Байкал. Изменение рН водной среды в результате загрязнения оказывает

отрицательное влияние на организмы. У пресноводных озер и рек рН воды обычно 6-7, организмы адаптированы именно к этому уровню.

Сброс канализационных стоков, особенно неочищенных, оказывает отрицательное влияние на круговорот органического вещества в водоеме, грозит опасностью инфекционных заболеваний, в первую очередь, человека. Биогены стимулируют рост фитопланктона, водорослей. Этот процесс называют эвтрофизацней (цветение водоема). Вода начинает гнить. От недостатка кислорода, пищи и убежищ гибнут рыбы, моллюски, ракообразные. Вода в этих водоемах становится непригодной для питья и даже для купания.

Очень опасна для живых организмов ртуть, попадающая в водоемы.

56

К одному из видов загрязнения природных вод относится и тепловое загрязнение, это происходит из-за сбрасывания в воду промышленными предприятиями и электростанциями подогретой воды. В таких водоемах уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие, происходит смена видового состава организмов, например, водорослей.

Важным источником пресной воды в ряде регионов являются подземные воды.

Процессы, связанные с возвращением экосистемы к первоначальному состоянию, называются процессами самоочищения. К важнейшим из них относятся:

1)осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей;

2)окисление (минерализация) органических примесей;

3)окисление минеральных примесей кислородом;

4)нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости воды водоема;

5)гидролиз солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых гидроксидов и выделению их из раствора и др.

Влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот воды в природе привело их к:

1)сокращению количества воды в водоемах суши;

2)росту водопотребления;

3)исчерпанию самоочищающей способности водоемов;

4)деградации природных вод.

Выход из положения - создание замкнутых водооборотных водяных систем. Создание экономически радикальных замкнутых систем водного хозяйства - весьма трудная задача.

Основные принципы создания водооборотных систем:

57

1.Разработка научно-обоснованных требований к качеству воды, используемой во всех технологических процессах и операциях.

2.Максимальное внедрение систем воздушного охлаждения вместо водного.

3.Размещение на промышленных площадях комплекса производств должно обеспечить возможность многократно использовать воды технологических процессов.

4.Последовательное многократное использование воды в технологических операциях должно по возможности обеспечить получение небольшого объема максимально загрязненных сточных вод.

5.Использование воды для очистки газов от водорастворимых соединений целесообразно только тогда, когда из газов извлекают, а затем утилизируют ценные компоненты.

6.Применение воды для очистки газов от твердых частиц допустимо только в замкнутом цикле.

Общая площадь суши Земли составляет 149,1 млн. км2, из них пригодны для обитания людей 133 млн. км2.

Основные виды загрязнения литосферы - твердые бытовые отходы и промышленные отходы. На одного жителя в городе в среднем приходится в год примерно по 1 т твердых отходов, причем эта цифра ежедневно увеличивается.

Вгородах под складирование бытовых отходов отводятся большие территории. Удалять отходы следует в короткие сроки, чтобы не допустить размножения насекомых, грызунов, предотвращать загрязнение воздуха. Во многих городах действуют заводы по переработке бытовых отходов, причем полная переработка мусора позволяет городу с населением в 1 млн. человек получать в год до 1500 т металла и почти 45 тыс. т компоста - смеси, используемой в качестве удобрения.

58

Правильно организованная технологическая свалка - это такое складирование твердых бытовых отходов, которое предусматривает постоянную, хотя и не очень долговременную, переработку отходов при участии кислорода воздуха и микроорганизмов.

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию.

В процессе преобразования литосферы человек (по данным на начало 90-х годов) извлек 125 млрд. т угля, 32 млрд. т нефти, более 100 млрд. т других полезных ископаемых. Распахано более 1500 млн. га земель, заболочено и засолено 20 млн. га. Эрозией за последние 100 лет уничтожено 2 млн. га, площадь оврагов превысила 25 млн. га. Высота терриконов достигает 300 м, горных отвалов – 150 м, глубина шахт, пройденных для выработки золота, превышает 4 км (Южная Африка), нефтяных скважин – 6 км.

Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является базовой подсистемой биосферы: образно говоря, вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору. Кроме того, литосфера служит основным поставщиком минеральносырьевых и в том числе энергетических ресурсов, большая часть которых относится к невозобновимым.

Рассмотрим техногенные изменения следующих основных составляющих литосферы: 1) почв; 2) горных пород и их массивов; 3) недр.

Почва – один из важнейших компонентов окружающей природной среды. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе – почвенном плодородии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи, и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек размыкает частично или полностью

59

биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т.е. ухудшать свои свойства. К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно антропогенного характера.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистемы. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от такого субъективного фактора, как человек, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий и т.д., значит, остается непостоянным.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

1)эрозия (ветровая и водная);

2)загрязнение;

3)вторичное засоление и заболачивание;

4)опустынивание;

5)отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Эрозия почв – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными.

К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию