Техногенные системы и экологический риск. Учебное пособие
.pdfПроизводственная деятельность человека сопровождается загрязнением воздуха за счет выбросов химических соединений, загрязнением водных объектов,
за счет сбрасываемых сточных вод, загрязнением почвенного покрова, за счет размещения на нем отходов производства и потребления.
В результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся строительством промышленных объектов, больших городов, строительством дорожно-транспортных объектов, сокращаются площади лесных массивов, степей, и
это не проходит в природе бесследно: снижается поступление кислорода в атмосферу, растет содержание продуктов сгорания топлива, таких как диоксид серы,
оксид и диоксид азота, оксид углерода, растет концентрация углеводородов и сероводорода в атмосферном воздухе, пыли.
Одной из характерных особенностей функционирования всех добывающих предприятий и предприятий по переработке полезных ископаемых является необходимость использования в процессе производства больших объемов воды,
которая после использования превращается в сточные воды, загрязненные нефтепродуктами, тяжелыми металлами, синтетическими поверхностно-активными веществами, соединениями фосфора, азота, и сбрасываемые в поверхностные водные объекты. При размещении отходов производства на земной поверхности вредные вещества, содержащиеся в них, мигрируют в подземные воды, изменяя их показатели качества.
Последствия антропогенного воздействия проявляются в разрушении естественных природных ландшафтов, в нарушениях гидрологического баланса подземных вод, снижается плодородие почвенного покрова. Кроме этого,
промышленные предприятия являются источниками радиоактивного загрязнения природной среды, источниками шумового и вибрационного воздействия,
создаваемого в ходе осуществления технологического процесса.
Снизить уровень антропогенного воздействия на природную среду возможно,
если четко соблюдать природоохранное законодательство, вкладывать финансовые средства в развитие отрасли переработки и утилизации отходов производства,
совершенствование технологий.
21
1.4.3 Транспортная техногенная система. Транспортная техногенная система – это взаимосвязанное объединение транспортных средств, оборудования,
составляющих инфраструктуры транспорта и субъектов перевозки (в том числе и элементов управления), а также занятых в этой отрасли работников. Цель любой транспортной системы заключается в организации и осуществлении эффективной перевозки как грузов, так и пассажиров.
Современное общество не обходится без транспорта. Сейчас используются как грузовые, так и общественные средства передвижения, которые снабжаются различными видами энергии для обеспечения движения. На данный момент в разных частях света используются следующие транспортные средства:
1)автомобильный (автобусы, легковые авто, микроавтобусы);
2)железнодорожный (метро, поезда, электропоезда);
3)водный (лодки, катера, контейнерные суда, танкеры, паромы, круизные
суда);
4)воздушный (самолеты, вертолеты);
5)электротранспорт (трамваи, троллейбусы).
Несмотря на то, что транспорт позволяет ускорить время всех передвижений людей не только по поверхности земли, но по воздуху и воде, различные транспортные средства оказывают воздействие на окружающую среду.
Среди транспортных средств приоритетными в плане загрязнения окружающей среды является автомобильный транспорт, доля выбросов которого составляет 85 %.
Наземный транспорт является источником загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами, в составе которых присутствуют парниковые газообразные примеси, приводящие к возникновению парникового эффекта, а также источником шумового и электромагнитного загрязнения окружающей среды, что, естественно,
находит отражение в ухудшении здоровья населения.
В отличие от наземного транспорта морской транспорт является в основном источником загрязнения водных объектов, в которые поступают сточные воды после мытья морских судов, и в которые сбрасывается грязная балластная вода.
22
Энергетические установки кораблей также являются источниками загрязнения окружающей среды выбросами различных газов. При транспортировке нефтепродуктов возникает опасность загрязнения водного объекта нефтью.
Авиационный транспорт также является источником загрязнения окружающей среды, но прежде всего атмосферного воздуха, так как при работе авиационных двигателей в воздух поступают оксид и диоксид углерода, оксид и диоксид азота,
соединения серы, твердые частицы, как продукт неполного сгорания топлива.
Даже электротранспорт является источником загрязнения окружающей среды за счет появления электромагнитного излучения, шумового и вибрационного воздействия.
Таким образом, все виды транспорта являются источниками загрязнения объектов окружающей среды, проявляющегося в ухудшении показателей качества воздуха, воды, почвенного покрова, и как следствие, в ухудшении состояния здоровья человека.
1.4.4 Рекреационная техногенная система. Рекреационная техногенная система
– это система, в центре которой находится человек, население, состоящая из взаимосвязанных подсистем: групп отдыхающих, природных и культурных комплексов, технических систем, обслуживающего персонала, органа управления и обладающая функциональной целостностью; целевой функцией системы является удовлетворение рекреационных потребностей.
Функционирование рекреационной техногенной системы также сопровождается негативным воздействием на состояния объектов окружающей среды. Происходит деградация природных экологических систем из-за антропогенной нагрузки, связанной с высокой интенсивностью посещения уникальных природных объектов, вследствие которого происходит загрязнение природной среды мусором, выбросами транспортных средств и загрязнениями от объектов рекреационной инфраструктуры.
Значительные антропогенные нагрузки испытывают территории на побережьях морей, что приводит к разрушению природных комплексов на этих территориях, проявляющемуся в снижении видового многообразия и численности
23
особей в пределах одного вида живых организмов, в деградации растений,
произрастающих на экологических тропах национальных природных парков и заповедников, в загрязнении поверхностных водных объектов неочищенными сточными водами рекреационных объектов.
Наземный транспорт, стоящий на парковках в местах отдыха населения, также служит источником загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами в рекреационных зонах.
В целом, рекреационная техногенная система также вносит вклад в загрязнение и деградацию объектов окружающей среды и в изменение ее экологического состояния.
Проявляется это в следующем:
- за счет выбросов автомобильного транспорта, обслуживающего население,
котельных установок изменяются показатели качества атмосферного воздуха, а из-за размещения отходов производства и потребления ухудшаются показатели качества почв;
-на территории санаторных объектов из-за строительства инфраструктурных объектов сокращаются площади лесных массивов, вытаптывается естественная растительность;
-природные поверхностные и подземные водные объекты характеризуются снижением качества воды, что связано со сбросами бытовых стоков и размещением твердых бытовых отходов в руслах водотоков;
-рекреационные территории испытывают значительные антропогенные нагрузки, образующиеся за счет перегрузки отдыхающими пляжных зон.
Чтобы оценить экологическое состояние рекреационных территорий,
вызванное поступлением загрязняющих веществ, и дать оценку степени деградации объектов окружающей среды применяется метод экологического районирования территории. Данный метод позволяет получить и обобщить информацию о степени экологического неблагополучия, складывающегося на данной территории, и
выделить зоны экологического бедствия и зоны чрезвычайной экологической ситуации.
24
Строительство туристских объектов по нашим данным приведет к изменениям в составе растительного покрова. Подвергнется уничтожению естественный растительный покров непосредственно в местах расположения строений; частично нарушится растительный покров на территориях, непосредственно прилегающих к местам строительства объектов некапитального типа; произойдет частичная трансформация видового состава растительных сообществ на территориях,
отведенных для рекреационного использования. Степень трансформации будет зависеть от интенсивности рекреационной эксплуатации территорий.
1.4.5 Лесотехническая техногенная система. Лесотехническая техногенная система – это система, в центре которой находится совокупность отраслей промышленности, заготавливающих и обрабатывающих древесину.
Заготовка древесины в странах и районах с ограниченными запасами лесов обычно проводится предприятиями лесного хозяйства. В странах и районах с большими запасами лесов естественного происхождения заготовка древесины,
включая сплав, носит характер добывающей промышленности и представляет собой самостоятельную отрасль — лесозаготовительную промышленность. Все производства по обработке и переработке древесины, вместе взятые, образуют лесообрабатывающую промышленность.
Причин вырубки леса несколько, но основными из них являются использование деревьев в качестве материала для строительства. Значительные площади леса вырубаются для увеличения площади сельскохозяйственных земель и при строительстве зданий и сооружений.
Лесной массив – это не только древесно-кустарниковая растительность и травы, это еще и сотни различных живых существ. Вырубка леса – это одна из самых распространенных проблем экологии. С уничтожением деревьев в системе биогеоценоза нарушается экологическое равновесие.
Уничтожение деревьев в наземных экологических системах приводит к дисбалансу в видовом разнообразии, оно снижается, так как из биогеоценоза исчезают не способные к конкуренции представители растительного и животного мира. Снижение площади лесных массивов способствует увеличению концентрации
25
углекислого газа в атмосферном воздухе, не препятствует возникновению почвенной эрозии и может приводить к заболачиванию территорий,
характеризующихся наличием грунтовых вод.
Так как из-за вырубки лесных массивов увеличивается содержание углекислого газа в атмосферном воздухе, который относится к парниковым газам, а,
следовательно, возможен процесс глобального потепления. Кроме этого, к
негативным последствиям вырубки лесов относится возможность нарушения круговорота воды в природе, так как растения являются одним из звеньев этого процесса.
Как известно, корневая система высших растений препятствует разрушению почвенного покрова, предотвращая ветровую и водную эрозию почв. Вырубка лесных массивов является причиной вымывания плодородных почвенных горизонтов, и как следствие, ухудшению показателей качества почвы.
Поэтому важным является не допускать вырубку лесов. Но если это произошло, то решить эту экологическую проблему можно. Для этого необходимо проведение мероприятий различной направленности:
-лесные ресурсы являются возобновляемыми, но необходимо проводить планирование и контроль их использования;
-мероприятия по охране лесных ресурсов;
-мероприятия по организации мониторинговых исследований, направленных на оценку лесного фонда;
-усовершенствование нормативно-правовые актов, регулирующих отношения
всфере лесопользования;
-мероприятия, направленные на лесовосстановление и создание охраняемых природных территорий, на которых вводится особый режим по использованию лесных ресурсов.
1.4.6 Водоохранная техногенная система. Водоохранная техногенная система
– это вид техногенной системы, в центре которой имеется территория, в вблизи от нее находится поверхностный водный объект. Это может быть ручей, озеро, река,
26
водохранилище, море. В данной техногенной системе существует особый режим застройки и особый режим осуществления хозяйственной деятельности.
Самое мощное воздействие на объекты окружающей среды оказывают гидротехнические сооружения в виде водохранилищ, влияние которых на биосферу может достигать глобальных масштабов. Ведь строительство и эксплуатация водохранилищ связана с процессами разрушения и даже уничтожения экологических систем речных объектов.
Кроме этого, негативное воздействие водохранилищ на состояние объектов окружающей среды проявляется в следующем.
Подвергаются антропогенному воздействию:
-территории, находящиеся вблизи части реки, примыкающей к водоподпорным сооружениям выше по течению;
-долина реки, расположенная ниже плотины;
-орошаемые территории, расположенные в зоне влияния объектов водохозяйственной системы.
Строительство и эксплуатация водохранилищ является причиной, по которой интенсивно протекают процессы подтопления территорий, расположенных в зоне влияния водохранилищ, затрудняется сток грунтовых подмыв вод, происходит деградация наземных экологических систем на подтопленных территориях,
изменяется ландшафт речных долин.
При заполнении водой гидротехнических сооружений происходит поднятие уровня грунтовых вод, нарушается режим их питания. Так, после строительства и эксплуатации водохранилища, построенного в Новосибирске, приток в него грунтовых вод уменьшился в 63 раза.
Поднятие уровня грунтовых вод, вызванный строительством этого мощного гидротехнического сооружения, наносит ущерб зданиям из-за подтопления их фундамента, а также сельскохозяйственным объектам, расположенным в зоне влияния водохранилища.
Водохранилища являются причиной того, что подземные воды могут изменить направление своего течения в сторону речных объектов с низким уровнем.
27
Так как после затопления сельскохозяйственных территорий, при сбросе сточных вод, образующихся в результате хозяйственной деятельности человека, в
водохранилище поступает значительное количество биогенных веществ, избыток которых при участии сине-зеленых водорослей может привести к цветению воды.
Этому способствуют условия, свойственные водохранилищам: отсутствие турбулентного течения в данном водном объекте, что исключает быстрое перемешивание примесей и приводит к высокому содержанию в воде биогенных элементов и органических веществ.
Как уже отмечалось, при строительстве и эксплуатации водохранилища из-за изменений, наблюдающихся в режиме грунтовых вод, возможно возникновение таких опасностей, как оползни, осыпи, обвалы, относящиеся к смещению пород,
вызванных силами гравитации.
Однако оползни могут возникнуть и при подмыве склонов. Поэтому заслуживают внимания мероприятия, направленные на снижение ущерба от данного процесса.
К таким мероприятиям относятся следующие:
1) пассивная защита. Сущность пассивной защиты заключается в проведении мероприятий, которые не приводят к изменению режима водного объекта. С этой целью сооружаются стенки набережных, возводятся волноотбойные стены,
формируются искусственные пляжи, либо склоны покрывают железобетонными плитами;
2) активная защита. Сущность активной защиты заключается в проведении мероприятий, которые приводят к оказанию воздействия на режим водного объекта.
С этой целью на берегах водных объектов возводят поперечные дамбы и продольные волноломы, а также поперечные полузапруды, проводят спрямление русел.
Но необходимо также уделять внимание охране водных объектов от истощения, которое возможно при эксплуатации водохранилища.
С этой целью проводятся следующие мероприятия:
28
1)разработка и внедрение на промышленных предприятиях или на сельскохозяйственных объектах технологий, исключающих использование воды в технологическом процессе, или предусматривающих использование воды, но в малом объеме;
2)мероприятия по снижению потерь из систем орошения в масштабах
региона;
3)разработка на промышленных предприятиях технологий,
предусматривающих оборотное водоснабжение;
4)лесовосстановление, предусматривающее высадку лесополос;
5)установление на прогреваемых участках гидротехнического сооружения такого режима уровней воды, который бы привел к снижению объема испаряющейся воды за счет уменьшения поверхности водного зеркала;
6)мероприятия, направленные на разработку и внедрение наиболее оптимальных условий при наполнении и обработке водохранилищ.
Процесс эксплуатации гидротехнических сооружений, в частности водохранилищ, сопровождается их загрязнением. Поэтому заслуживают внимания следующие мероприятия, направленные на решение проблем, связанных с загрязнением водохранилищ.
Сокращение объемов сбрасываемых сточных вод предприятиями различных отраслей промышленности, сельскохозяйственных объектов в водотоки, питающие водохранилища.
Проведение мероприятий по очистке водохранилищ от продуцентов водных экологических систем, в том числе, от сине-зеленых водорослей и представителей высшей водной растительности.
Загрязнение водохранилища может происходить путем переноса загрязняющих веществ из донных отложений и в результате образования вторичных загрязняющих веществ, вследствие абиотических и биотических превращений,
происходящих в водных массах. Поэтому для снижения возможного риска ухудшения показателей качества воды в водохранилище необходимо проводить аэрацию придонных водных масс искусственным путем.
29
Проведение мероприятий по образованию водоохранных зон, позволяющих снизить интенсивность использования природных ресурсов на территориях,
находящихся в зоне их влияния.
Проведение строгого санитарно-гигиенического контроля и надзора в зонах массового отдыха населения.
Таким образом, к числу основных мероприятий по охране водных ресурсов в техногенных системах следует отнести мероприятия, проведение которых способствовало бы укреплению берегов, подвергающихся при эксплуатации водохранилищ размыванию, мероприятия, направленные на мелиорацию земельных ресурсов в прибрежных зонах, мероприятия по восстановлению территорий,
нарушенных производственной деятельностью человека.
Однако до сих пор не разработаны теоретические основы, позволяющие изучить процессы формирования и функционирования искусственных водных экологических систем, поэтому рассмотренные нами мероприятия, направленные на решение проблем, связанных с загрязнением водохранилищ, с охраной водных ресурсов в техногенных системах являются недостаточными для обеспечения их рационального использования.
1.4.7 Сельскохозяйственная техногенная система. Сельскохозяйственная техногенная система – это система, в центре которой находится одна из крупных и наиболее важных отраслей экономики. Сельское хозяйство является основным поставщиком сырья и первым товаропроизводителем в пищевой промышленности.
В экономике всех государств мира сельскому хозяйству отводится важное место, так как сельское хозяйство обеспечивает людей продуктами питания, создает сырье для изготовления текстильной продукции, используемой в бытовых условиях,
и для производства одежды.
Однако, сельскохозяйственная деятельность людей является также источником антропогенного воздействия на объекты окружающей среды, и прежде всего на почвенные ресурсы, на поверхностный гумусовый горизонт, определяющий степень плодородия почвы, от которого зависит способность почвы давать урожай сельскохозяйственных культур. Благодаря плодородному слою земельных ресурсов,
30