Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Природопользование. Учебное пособие
.pdf
ет менее 1 % энергии ультрафиолетового излучения. Этого количества ультра-
фиолетового облучения достаточно, чтобы вызывать большое количество слу-
чаев рака кожи. Например, только в США ежегодно отмечается от 200 000 до
600 000 случаев рака кожи.
Рис. 5. Разрушение озона способствует беспрепятственному прохождению
губительных лучей до поверхности Земли
Какой же фактор атмосферы защищает жизнь Земли от агрессивного воз-
действия ультрафиолетового излучения? Энергия этих лучей задерживается
озоновым слоем в стратосфере на высоте около 25 км (18–25 км) от поверхно-
сти Земли. Этот слой, называемый озоновым экраном, является своеобразным
щитом, защищающим все живое на Земле. Итак, мы видим, существует еще ве-
роятность негативных изменений в природной среде. Теперь рассмотрим от-
дельные аспекты данной проблемы.
Озон — трехатомная молекула кислорода (O
), обладающая большой хи-
3
мической реактивностью и токсичностью. Следует отметить, что озон в страто-
сфере — это продукт воздействия самого ультрафиолетового излучения. Эти
лучи, воздействуя на молекулу кислорода, превращают ее в два атома кислоро-
да. А каждый атом свободного кислорода соединяется с молекулой кислорода:
O2 →2O,
O + O2 → O3.
В атмосфере существует равновесие между этими двумя реакциями
(рис. 6). В 70-е годы XX столетия была высказана гипотеза, что свободные атомы хлора катализируют процесс разложения озона.
21
ультрафиолетовое излучение
Рис. 6. Баланс в атмосфере между образованием кислорода и озона
Теперь совершенно точно известно, что главными виновниками снижения
озона в атмосфере являются хлорфторуглероды ХФУ–11 (CFCL3) и ХФУ-12
(СF2Сl
). Эти вещества, являющиеся химически инертными и, соответственно,
2
нетоксичными для живых организмов, стали широко применяться в следующих
целях:
– хлорфторуглероды используются в холодильниках, кондиционерах воздуха и тепловых насосах как хладоагенты;
– хлорфторуглероды добавляют в жидкие пластмассы для производства
пористых пластмассовых изделий;
– хлорфторуглероды применяются в электронной промышленности для
очистки компьютерных микросхем;
– хлорфторуглероды используются в производстве аэрозольных баллончиков.
Хлорфторуглероды, благодаря их инертности в приземных условиях, попадают в стратосферу без изменений. Под действием сильного ультрафиолетового излучения они расщепляются с высвобождением атомов хлора. Последние
и способствуют разрушению озона, выступая в роли катализатора в реакции
превращения озона в кислород.
Как известно, катализаторы ускоряют химические реакции, но при этом
сами в конечном итоге не изменяются. Каждый атом хлора становится причиной разрушения многих тысяч молекул озона. Причем это влияние будет продолжаться неопределенно долго. Если учитывать тот факт, что содержание
хлора в стратосфере увеличивается со скоростью 5 % в год, то становится по-
нятной серьезность экологических последствий влияния человека на будущее
озонового экрана Земли.
22
Из этого явления следует, что экологически, казалось бы, оправданное
принятие решений производить и использовать инертное вещество (хлорфторуглероды), в конечном итоге, может стать разрушительным фактором природ-
ной среды.
Итак, если предположить, что в результате человеческой деятельности в
атмосферу и дальше будут поступать в огромных количествах вредные веще-
ства, будущее окружающей среды и жизни не выглядит оптимистичным.
Особенное беспокойство вызывает непредвиденные последствия, поскольку человек фактически вмешивается в работу такой сложной системы, как
атмосфера, а происходящие в ней процессы и взаимодействия между живыми
организмами и неживой материей поняты недостаточно. Проблема озона в ат-
мосфере (стратосфере) — особенно грозный пример неожиданностей и неопре-
деленностей в окружающей среде. Атмосфера может быть исключительно чувствительна к химическим «возмущениям», на первый взгляд, малым, и реакция
на такие возмущения может возникать гораздо быстрее, чем в состоянии вооб-
разить самые проницательные исследователи.
В то же время есть все основания для определенного оптимизма. Все
больше обнадеживает тот факт, что многие люди и организации осведомлены
теперь о том, что их действия могут иметь не только локальные, но и глобальные последствия для атмосферы. Подтверждением того, что такое понимание
действительно пробивает себе дорогу, служит тот факт, что десятки стран, присоединившись к Монреальскому договору (1987 г.), согласились уменьшить
выбросы хлорфторуглеродов, а отдельные страны — прекратить их производ-
ство. Все это позволяет считать, что если уделить должное внимание поддержанию стабильного состава атмосферы, то, возможно, удастся удержать и оптимизировать в определенных пределах происходящие в ней химические процессы и изменения, а это позволит сохранить экологическое равновесие на
планете.
1.2. Гидросфера и ее роль в окружающей среде
Под гидросферой подразумевают совокупность всех вод Земли: матери-
ковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных.
Гидросфера, иначе, — это совокупность всей воды на нашей планете.
Вода является отличительной особенностью нашей планеты. Она стала
средой для возникновения жизни и входит в состав всех живых организмов.
Воду можно считать самым драгоценным ресурсом и главным средообразую-
23
щим фактором. На Земле ее очень много: около 70 % поверхности планеты покрыто морями и океанами (в которых вода соленая). Все основные наземные
экосистемы, включая человеческую, зависит от наличия пресной воды. Вся
пресная вода в озерах и реках, речках и ручьях Земли составляет менее 0,01 %
общего количества воды. К счастью, этот запас пресной воды непрерывно по-
полняется атмосферными осадками в виде дождя и снега.
Пресная вода течет по суше и на своем пути к морям и океану насыщается взвешенными веществами (как природными компонентами, так и отходами
человеческой деятельности). Если плотность населения на водосборе (площадь,
с которой питаются реки, т.е. стекают талые и дождевые воды и происходит
питание подземными водами) низкая, то отходы могут быть разрушены микроорганизмами в ходе процесса, который называют естественным самоочищением. Когда мощности самоочищения на водосборе и в водоеме не хватает, вода в
водоеме загрязняется, теряет свою питьевую ценность (т.е. водоем не может
служить для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения). В
этих условиях большое количество отходов аккумулируется в морях и океанах,
где они могут оказывать вредное воздействие на жизнь морских организмов.
Вода испаряется и поступает в атмосферу в виде чистого водяного пара.
Большая часть попадает обратно в океан, а то, что попадает обратно на сушу, яв-
ляется драгоценным возобновляющим ресурсом и средообразующим фактором.
Что же такое вода?
С физико-химической точки зрения отметим следующее:
– вода может быть в твердом (лед), жидком (собственно вода) и газообразующем (водяной пар) состоянии;
– вода обладает высокой теплоемкостью (аккумулирует тепловую энергию);
– вода является инертным растворителем, не изменяющимся под воздействием тех веществ, которые они растворяют;
– лед легче воды, что защищает водные экосистемы в зимний период.
С биологической точки зрения, вода — участник всех физиологических
процессов в организме микроорганизмов, растений, животных и человека. Все
жизненно важные процессы (ассимиляция, диссимиляция, осмос, диффузия и
др.) протекают только в водной среде. Обмен веществ в организме возможен
только при условии полного растворения питательных веществ и продуктов
обмена. Вода поддерживает структуру клетки. Нарушение водного баланса
приводит к гибели отдельных клеток или целого организма.
24
С климатологической точки зрения, вода — климаторганизующий фактор. Климат и погода всех регионов земного шара во многом определяется
наличием водных пространств и водяного пара в атмосфере. Участие воды в
формировании климата осуществляется за счет ее высокой теплоемкости. Вода
может поглощать много тепла, сама при этом сильно не нагревается. По этой
причине на больших пространствах Земли, занятых водой, аккумулируется тепловая энергия, которая постепенно переходит в окружающую среду. Это способствует смягчению климата. Неслучайно Мировой океан рассматривается как
термостат Земли.
В природе происходит глобальный гидрологический цикл, который имеет
три основных потока: осадки, испарение и влагоперенос. Осадки, например, в
основном (385 000 км3) выпадают в океаны (рис. 7).
Рис. 7. Глобальный гидрологический цикл
Распределение воды на нашей планете неравномерно. Основную ее часть
(97,41 %) содержат океаны и только малая часть (0,014 %) от общего влагозапаса доступна людям и другим живым организмам (рис. 8).
По оценкам Института мировых ресурсов (США), 41000 км
3
воды в год
возвращается с суши в море. Этот процесс компенсирует перенос водяного пара
с моря на сушу. Примерно 27 000 км3 воды стекает в море в виде паводкового
стока, а 5000 км
Считается, что 9000 км
3
воды стекает в виде потоков в ненаселенных районах мира.
3
воды доступно для человеческой деятельности в миро-
вом масштабе. Это богатый запас воды, в принципе достаточный, чтобы обес-
печить до 20 млрд человек. Однако проблема воды актуальна для всех стран.
Если составить баланс осадков и испарения для каждой страны, то можно определить богатые и бедные водой страны.
25
Океаны
97,41 %
Подземные
воды
Снеговые
шапки и
ледники
Почвенная
влага
Озера
Вся вода
Земли
(100 %)
Вода
на суше
(2,59 %)
Вода, доступная
людям и другим
живым
организмам
(0,014 %)
Атмосфера,
реки, биота
2,5 %
0,014 %
2,59 %
Рис. 8. Распределение воды на Земле
Распределение воды на нашей планете очень неравномерно. Основную ее
часть содержат океаны (97,41), только малая часть (2,59 %) находится на суше.
Большая часть воды на суше малодоступна, поскольку она присутствует в виде
льда и снега. Только малая часть (0,014 %) от общего запаса воды доступна
(непосредственно) людям и живой природе.
Потребности в воде ограничены. Главными потребителями воды являются сельское хозяйство, промышленность и коммунальное хозяйство. Хотя потребители воды в разных странах различны, главным пользователем водного
запаса во всех странах является сельское хозяйство. В мировом масштабе 73 %
воды уходит на эти цели. Почти 3 млн км2 суши орошается. Эта площадь при-
близительно равна по размеру Индии и постоянно увеличивается со скоростью
8 % в год.
Качество внутренних вод и вод Мирового океана отражает уровень антропогенного загрязнения окружающей среды. Привнесение в воды водоемов
вредных веществ с атмосферными осадками и со стоками рек тепловое загряз-
нение водоемов обуславливает угрозу и даже гибель водных экосистем.
стемы. Проблемы запасов воды отдельных территорий решаются путем строи-
тельства плотин и водохранилищ. Это строительство приносит отрицательные
экологические последствия. Последнее рассмотрим на примере Чебоксарского
водохранилища.
ГЭС, можно сказать, завершает план «переустройства» великой реки России.
Экологические последствия антропогенного влияния на водные си-
Река Волга ныне перекрыта каскадами гидроэлектростанций. Чебоксарская
26
Чебоксарское водохранилище было заполнено в 1980 г. По данным про-
Показатели
До заполнения
(1977–1978 гг.)
После заполнения
(1991–1993 гг.)
Биохимическое потребление
кислорода (БПКа), мг О
2
/л
2,56
4,84
Окисляемость, мг О2/л
31,5
62,8
Растворенный кислород, мг О
2
/л
8,27
6,26
Взвешенные вещества
18,3
21,2
ектных институтов, после заполнения экология реки Волги в районе г. Чебоксары и выше будет выгодно отличаться от ее состояния до заполнения.
В книге Д.П. Никитина с соавтором «Окружающая среда и человек»
(М., Высшая школа, 1980) мы читаем: «Чебоксарский гидроузел с экономической точки зрения очень эффективен. Он решает сразу несколько народнохозяйственных задач: производство электроэнергии, улучшение водоснабжения
населения и судоходства, промышленных предприятий, орошение земель, раз-
витие рыболовства в бассейне Волги».
Опыт эксплуатации Чебоксарского водохранилища свидетельствует о
том, что прогноз санитарного и экологического состояния после его заполнения
не оправдался. Наоборот, происходит постепенное ухудшение основных эколо-
гических характеристик воды водохранилища.
В табл. 1 приведены изменения некоторых показателей химического со-
става водохранилища после заполнения.
Из приведенных в табл. 1 данных следует, что основные химические показатели состояния водоемов, которые используются для оценки степени их за-
грязнения, имеют выраженную тенденцию к ухудшению.
Таблица 1
Изменение некоторых показателей экологического состояния
Чебоксарского водохранилища
О чем же говорят эти сдвиги?
Все рассмотренные показатели свидетельствуют о том, что происходит
усиление органического загрязнения Чебоксарского водохранилища, что данный рукотворный водоем по БПК относится к грязным водоемам, по окисляе-
мости — к очень грязным, по растворенному кислороду — к загрязненным.
Экологические характеристики Чебоксарского водохранилища в перспективе нельзя считать благоприятными. Перечислим основные факторы, которые
действуют и будут действовать в обозримом будущем:
27
– река Волга, в целом, вверх по течению от г. Чебоксары испытывает та-
кую антропогенную нагрузку, что она может быть отнесена к зоне экологиче-
ского бедствия;
– мероприятия по охране Чебоксарского водохранилища, проводимые в
масштабах Чувашской Республики, недостаточны для изменения его экологи-
ческой ситуации;
– в водоохранной зоне водохранилища расположены более 300 источников загрязнения, из них 143 осуществляют сброс неочищенных сточных вод;
– в водоохранной зоне оказался 31 объект, не учтенный в проекте Чебоксарского водохранилища;
– ухудшение гидрологического режима (снижение крайности обмена, об-
разование мелководья, осаждение органических и вредных веществ, накопление
донных отложений) будет способствовать развитию негативных экологических
процессов (цветению воды, уменьшению растворенного кислорода в ней и т.д.);
– слабое развитие ливневой канализации г. Чебоксары представляет один
из существенных факторов дополнительного загрязнения водохранилища.
В настоящее время рассматривается вопрос о подъеме уровня водохранилища до отметки 65 метров. Есть сторонники и противники такого подъема
уровня воды.
Выступающие против подъема уровня водохранилища в качестве доводов
приводят такие суждения:
– при поднятии уровня воды площадь затопленных земель Чувашской
Республики увеличится на 6 тыс. га, в том числе за счет пашни — на 1,8 тыс. га.
Это приведет к гниению воды и массовому выплоду ряда насекомых — переносчиков инфекций;
– еще 900 га земли будет выведено из сельскохозяйственного оборота, так
как эти земли будут находиться в зоне с прогнозируемым уровнем грунтовых
вод от 0 до 1 м.
Сторонники подъема уровня воды Чебоксарского водохранилища приво-
дят свои доводы:
– при поднятии уровня воды в Волге ГЭС увеличивает выработку электроэнергии на 0,5 млрд квт. ч;
– при этом обеспечивается санитарный пропуск воды, что уменьшает застойные процессы;
– тогда в водохранилище создадутся благоприятные условия для воспроизводства рыб.
28
В настоящее время уверенно можно согласиться только с тем, что при
Лесничество
Площадь,
на которой отмечено
усыхание деревьев, га
Виды деревьев
Расстояние
от берега, км
Сосновское
18,38
Береза, сосна
0,5–6
Кувшинское
71,1
Осина, ольха
Кукшумское
71,1
Сосна, береза
0,5–2,5
Акшкюльское
27,1
Сосна, береза
7–12
поднятии уровня воды Чебоксарского водохранилища увеличится выработка
электроэнергии.
Весь опыт эксплуатации волжских водохранилищ свидетельствует о том,
что равнинные водохранилища с экологической точки зрения далеко не без-
упречны. Более того, они способствуют разрушению экосистем. Исходя из этого, вопрос о поднятии уровня Чебоксарского водохранилища нуждается в де-
тальной экспертной основе.
Поднятие уровня воды в водохранилище представляет не только республиканскую проблему, так как положительное решение этого вопроса приведет к
затоплению территорий Республики Марий Эл и Нижегородской области (при
поднятии уровня воды до 65 метров площадь затапливаемых территорий уве-
личится до 111,8 тыс. га, а при поднятии уровня воды до 68 м — до 164 тыс. га).
Это может привести к поднятию уровня грунтовых вод и смене растительного сообщества на больших площадях лесонасаждений. Экологическая
опасность этого явления до настоящего времени еще недостаточно изучена.
В этой связи уместно привести отдельные факты, которые свидетельствуют об экологических последствиях поднятия грунтовых вод на территории
лесов Заволжья после поднятия уровня воды Чебоксарского водохранилища до
сегодняшней метки (до 63 м).
Здесь отмечено заболачивание лесных территорий. Заболоченные участки
находились как в непосредственной близости от берега (до 0,5 км), так и на
значительном расстоянии от него (до 11–12 км). Поднятие уровня грунтовых
вод и заболачивание территорий ведет к изменению водного режима почвы и
гибели (к усыханию) деревьев (табл. 2).
Таблица 2
Усыхание деревьев под воздействием
Чебоксарского водохранилища
29
При выявлении причин гибели елей в лесопосадках левобережной части
р. Волги экологами было выявлено накопление тяжелых металлов в хвое, воде
и почве, а также в атмосферных осадках. При этом установлено, что содержание цинка в отдельных пробах хвои достигает высокого уровня токсичности. В
водах рек Волжского бассейна содержание тяжелых металлов, нефтепродуктов
и фенола нередко превышает гигиенический норматив (ПДК) в 5–7 раз.
Влияние Чебоксарского водохранилища на растительность отдельные
специалисты сравнивают с крупной природной катастрофой.
Самые крупные изменения произошли и происходят в самой экосистеме
р. Волги. Наиболее характерными изменениями в экосистеме Чебоксарского
водохранилища являются ухудшение газового режима, увеличение содержания
в воде аммиака и минерального фосфора, цветение воды, изменение в составе
ихтиофауны (уменьшения ценных промысловых рыб), появление новых водных
организмов (например, полихет, относящихся к группе донных организмов),
увеличение числа детритофагов — организмов, питающихся органическими загрязнениями.
В числе экологических проблем в области экологии воды и водоснабже-
ния отметим коротко следующее:
1. Речной сток сокращается. В результате увеличения водозабора и
строительства плотины естественный сток прекращается или резко сокращается, что отрицательно сказывается на водной экосистеме и на жизни околовод-
ных животных и растений.
2. Перерасход подземных вод. Подземные воды, являющиеся, по сути
дела, подземными водохранилищами, активно используются для водоснабжения. Но эти водохранилища также истощаются, если потребление из них идет
быстрее пополнения, т.е. просачивание водных осадков вниз до уровня грунто-
вых вод.
Падение уровня грунтовых вод влияет и на поверхностные слои водоема.
Реки, ручьи и озера, как известно, в значительной мере питаются за счет родников, представляющих собой выходы подземных вод на поверхность. Кроме того, когда уровень грунтовых вод падает, может происходить постепенное опус-
кание поверхности суши, называемое просадкой грунта.
3. Биологическое загрязнение. Среди многочисленных факторов, за-
грязняющих воды, заметное место занимают органические вещества. Они могут
быть различного происхождения: сточные городские или промышленные воды,
сточные воды сахарных заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов и др. Био-
логическое загрязнение ведет к распространению патологических заболеваний,
снижению растворимого кислорода в воде, «цветению водоемов», потере водо-
емами своего рекреационного значения.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]