Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Природопользование. Учебное пособие
.pdf
4. Химическое загрязнение. Химическое загрязнение вод происходит в
результате выброса в них химических соединений, используемых в сельском
хозяйстве, а также отходов металлургических и других предприятий. Наиболее
известными примерами являются загрязнения водоемов ртутью, кадмием, нитратами, моющими средствами, пестицидами, полихлорбифенилами и др. Все
эти виды загрязнения являются опасными и для экосистем и для здоровья человека. Так, загрязнение ртутью стало причиной заболевания болезнью Минамата
в Японии.
Загрязнение рек и озер ощущается быстрее, чем загрязнение морей и океанов. Однако загрязнение океанических просторов стало одним из экологических примет современности. Неслучайно экологические и токсикологические
исследования морской среды, как рек и озер, стали совершенно необходимы.
Именно на основе научных исследований можно понять всю глубину и сложность проблемы сохранения количества и качества водных ресурсов суши и ка-
чества воды Мирового океана.
1.3. Почва как ресурс и среда жизни
Учение о почве было создано русским ученым В.В. Докучаевым. Он
впервые указал, что почвой следует называть наружные горизонты горных по-
род, измененные совместным действием ряда факторов — климата, раститель-
ности, рельефа и почвенных организмов. Примечательно то, что в русском языке слово «Земля» с заглавной буквы обозначает нашу планету (на которой мы
живем) и со строчной буквы — почву, являющейся важнейшим средообразую-
щим фактором и ресурсом жизни человечества. С почвой связаны жизнь растений, животных и человека. Основой этой связи является плодородие почвы, т.е.
способность почвы удовлетворить потребности растений в питательных веще-
ствах, воздухе, биологической и физико-химической среде. Именно плодородие
почвы (земли) обеспечивает биологическую продуктивность (получение биомассы растений на единицы площади). Плодородие обеспечивается гумусом:
меньше гумуса — ухудшается рост растений; больше гумуса — улучшается
рост растений. На плодородной почве (т.е. на почве с большим содержанием
гумуса) можно получить высокую урожайность зерновых и иных сельскохозяй-
ственных культур. Имея растительную продукцию, можно развивать животно-
водство, обеспечивать человечество пищевыми продуктами растительного и
животного происхождения.
31
Неправильная эксплуатация земли ведет к ее деградации, сопровождаю-
Сельскохозяйственные
растения
Удаление биогенов
(N, H, K) при уборке
урожая
Биогены
(N, H, K)
Детрит
Биогены почвы (доступные формы) (N, H, K)
Потери биогенов
(N, H, K) из-за
выщелачивания
Поступление биогенов
(N, H, K) с минеральными
удобрениями
щейся уменьшением гумуса, разрушением почвенной структуры и снижением
плодородия.
Основные причины деградации почвы (земли), главного средообразую-
щего фактора жизни человека:
1. Перевыпас. Трава съедается быстрее, чем может возобновляться. В
результате обнажения плодородного слоя земля страдает от ветровой и водной
эрозии.
2. Сведение лесов. Уничтожение лесных покровов способствует разви-
тию различных видов эрозии, т.е. деградации почвы.
3. Орошение. Искусственное снабжение водой пахотных земель может
привести к засолонению, т.е. увеличению солености почвы до уровня, не пере-
носимого растениями.
4. Нарушение агротехнических правил землепользования.
5. Уничтожение ядохимикатами почвенных организмов, преобразу-
ющих мертвые остатки растений и животных (т.е. детрит) в гумус.
С потерей почвы теряется источник жизни для человечества — земля
(«земля — кормилица»). Для обеспечения устойчивого развития человечества
следует осознать типы отрицательного воздействия на почву и принять меры
для борьбы с ними.
Рис. 9. Круговорот биогенов в агроэкосистемах
32
Для питания растений необходимы такие минеральные компоненты (био-
Отсутствие детрита
Детриты
Пахотный слой
Пахотный слой
Минеральная часть
почвы (песок, глина)
Пахотный слой
обогащается гумусом
А
Б
гены), как нитраты (N), фосфаты (P), калий(K) и др. В агроэкосистеме происхо-
дит неизбежное удаление биогенов с собранным урожаем. Кроме того, ионы
биогенов вымываются просачивающейся сквозь почву водой. Этот процесс
называется выщелачиванием. Поэтому запас биогенов пополняют с внесением
удобрения.
Наличие гумуса определяет состояние пахотного слоя. Соответственно,
обратим внимание на следующее: гумус не вечен. В агроэкосистеме без систематического периодического поступления детрита (мертвого органического
вещества) гумус постепенно разрушается, что приводит к минерализации, т.е. в
результате остается только сыпучая минеральная часть почвы. Поэтому сохра-
нение гумуса является важнейшей задачей землепользователя.
Рис. 10. Формирование (Б) и разрушение (минерализация) (А) пахотного слоя
Все люди, по существу, являются природопользователями. Каждый чело-
век пользуется природными ресурсами — природными условиями. Воздух, вода, почва и все живое — это одновременно ресурсы природы и условия жизни
для человека. Вне этих условий и без этих ресурсов человечество не может существовать. Даже в условиях космического полета космонавт остается природопользователем, так как использует ресурсы, выведенные на орбиту с Земли.
Такое понимание ставит вопрос об экономном использовании ресурсов, о восстановлении возобновимых ресурсов, о сохранении сложившейся на Земле сре-
ды жизни.
33
Глава 2
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ПРИРОДУ
2.1. Общая характеристика понятия «прогресс»
(технический, технологический, научный, научно-технический)
Прогресс, как известно, — это направление развития, характеризуемое
переходом от низшего к высшему, от менее совершенного (приспособленного)
к более совершенному. Понятие прогресс в ряде случаев условно. Определение
содержания развития зависит от критериев, используемых для его оценки.
Технический прогресс характеризуется использованием новых средств,
целью которого является увеличение производительных сил и производитель-
ности труда, а также — улучшение качества жизни. С этой точки зрения, огонь,
без сомнения, был первым техническим завоеванием человека. До тех пор, пока
человек не подчинил себе огонь, он жил в гармонии с природой (во всяком случае, с экологической точки зрения). Овладев огнем, человек научился пользоваться им в целях самозащиты, добывания и приготовления пищи. С помощью
огня первобытные люди выгоняли дичь из мелколесья, на выжженных землях
появлялась молодая трава, привлекавшая животных.
Этот этап в эволюции человека имел серьезные экологические последствия. В результате изобретения примитивных технических систем по добыванию огня внезапно в распоряжении людей оказалось гораздо больше энергии,
чем раньше. Теперь «соматическая» энергия (т.е. энергия тела человека) была
дополнена энергией «внесоматической», получаемой при сгорании топлива.
Использование огня стало причиной коренного изменения характера взаимоотношений человека с окружающей средой. Экологические последствия обуславливались пока что разрушительной силой самого огня, а химические продукты
сгорания дерева (в основном двуокись углерода) абсорбировались в биосистеме
и в целом не нарушали существующего равновесия в газовом составе атмосферы. Вместе с тем использование огня стало причиной безвозвратного уничтожения огромных массивов первоначальных лесов и многих представителей бо-
гатой фауны (животного мира) в этот период.
34
Таким образом, именно с овладения огнем человек стал новой экологиче-
Год
Силовое развитие
промышленности
Потребление энергии
в пересчете на нефть,
млн баррелей в сутки
1860–1970
Паровой двигатель
2
1880–1890
Электродвигатель
3
1900–1910
Бензиновый двигатель
8
1910–1920
Лампа накаливания
12
1930–1950
Гражданская авиация,
телевидение
23
1950–1960
Ядерная энергетика
40
1980
Микроэлектроника
155
ской силой: отныне группы людей взаимодействовали со своими локальными
экосистемами уже не так, как другие животные.
Дальнейший этап эволюции взаимодействия человека с природой был
связан с созданием новых технических конструкций и их совершенствованием.
В раннеземледельческий период, начавшийся в некоторых районах мира около
12 тысяч лет назад, стали изготовлять орудие из металла, изобрели колесо, водяные и ветряные мельницы, парусные суда и другие технические средства.
В раннеурбанистический период, начавшийся около 5 тысяч лет назад с
появлением первых городов в Месопотамии, а затем в Китае и Индии, получили свое развитие технические средства для поддержания таких видов человеческой деятельности, как земледелие, рыбная ловля, охота, ирригация (искусственное орошение полей и огородов). Однако технические достижения этого
периода не привели к негативным последствиям в глобальных масштабах, но
они, безусловно, вызвали серьезные последствия локального и регионального
характера.
Современный индустриальный период начался около 200 лет назад в Европе. В этот период были созданы технические системы, которыми можно гордиться: паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, новые транспортные средства, новые средства связи, новые технические системы для ведения
сельского хозяйства и т.д. При этом резко выросла энерговооруженность чело-
вечества (табл. 3).
Таблица 3
Развитие промышленности и потребление электроэнергии
35
В отличие от предыдущих периодов развитие и рост энергопотребления
ведет к нарушению природных циклов. Вмешательство человека в круговорот
углерода грозит серьезными экологическими последствиями (глобальным по-
теплением климата), а внедрение в атмосферу хлорфторуглеродов — разрушению озонового щита для всего живого на Земле.
Современная техника усиливает непредсказуемость происходящих про-
цессов и неопределенность экологического будущего биосферы.
Технологический процесс. Все технические системы, создаваемые
людьми, коренным образом меняют технологические процессы получения новой энергии, ведения сельского хозяйства, селекционной работы, лекарств,
продуктов питания и т.д. Все технические новшества направлены на усовер-
шенствование технологии любого процесса в жизнедеятельности человека.
В самом обобщенном виде научно-технический прогресс — это единое,
взаимообусловленное, поступательное развитие науки и техники. Научно-
технический процесс охватывает все сферы человеческой деятельности. Современный этот прогресс связан не только с развитием микроэлектроники. Рост
энергопотребления и масштабов антропогенного (техногенного) воздействия
грозит, в целом, биосфере.
К сожалению, данный уровень научно-технического развития общества
не ослабляет, а усиливает экологические проблемы на Земле. В этой связи приведем лишь примеры. К качественным экологическим переменам привел синтез
(часто в больших количествах) тысяч новых химических соединений, многие из
которых оказывают мощное вредное воздействие на биосистемы мира. Немало
синтетических веществ проникает в океаны, почву, атмосферу и, конечно, в
живые организмы, и, в конечном счете, в организм человека.
Таким образом, научно-технический прогресс современности сохраняет
сложность и непредсказуемость экологического будущего самого человека и
живых организмов.
2.2. Природопользование в энергетике
и экологические последствия
2.2.1. Тепловые электростанции и экология
Основой развития любого региона или отрасли экономики является энер-
гетика. Основным источником энергии в нашей стране и многих других странах
мира является энергия, получаемая от сгорания органического топлива —
нефти, газа и угля. Вместе с тем тепловые электростанции, в котлах которых
происходит сжигание топлива, являются крупнейшими загрязнителями окру-
жающей среды.
36
Основной недостаток электроэнергии в экологическом аспекте (несмотря
Измеряемый
параметр
Доля антропогенного ущерба,
вызванного данным фактором, в процентах
Промышленные
источники энергии
Традиционные
Свинец
63 %
невелик
Нефть
60 %
невелик
Кадмий
13 %
5 %
SO2
85 %
0,5 %
Метан
18 %
6 %
Ртуть
20 %
1 %
Оксиды азота
12 %
8 %
CO2
75 %
3 %
на чистоту ее конечной продукции — электричества) сводится к трем моментам:
1) нарушение и изменение поверхности Земли при добыче топлива и
строительстве водохранилищ;
2) загрязнение и образование токсических отходов при горении топлива;
3) тепловое загрязнение в результате рассеивания тепла (табл. 4).
Таблица 4
Получение энергии и влияние на окружающую среду
Получение энергии обуславливает основной вклад в глобальное антропогенное воздействие на окружающую среду. В большинстве случаев это воздействие может быть охарактеризовано как изменение природного уровня потоков
или содержания экологически активных веществ. Способность окружающей
среды поглощать газовые выбросы и другие отходы энергетики представляет
собой ограниченный ресурс, т.е. имеет пределы.
Для тепловых электростанций наиболее характерно химическое и тепловое загрязнения. Поскольку сгорание топлива не бывает полным, то при сжигании твердого топлива образуется большое количество золы, диоксида серы,
канцерогенов, среди которых самый опасный бенз(а)пирен. Эти вещества за-
грязняют окружающую среду и влияют на все компоненты природы. Так, диок-
сид серы, загрязняя атмосферу, вызывает кислотные дожди. Они, в свою оче-
редь, закисляют почву, снижая эффективность применения удобрений, изменяют кислотность вод, что сказывается на видовом многообразии водного
сообщества. SO2 существенно влияет на растительность. Наиболее чувстви-
37
тельны к SО2 хвойные и лиственные леса, так как он накапливается в листьях и
хвое. При содержании SO2 в воздухе от 0,23 до 0,32 мг/м3 происходит усыхание
сосны за 2–3 года в результате нарушения фотосинтеза и дыхания хвои. Анало-
гичные изменения у лиственных деревьев возникнут при концентрации
SO2 0,6–1,0 мг/м3.
Подорожание нефти и сокращение ее добычи ставит вопрос об увеличе-
нии в балансе энергоносителей доли угля.
Известно, что уголь эффективнее используется при укрупнении ТЭС: в
котлах мощных ТЭС коэффициент использования топлива достигает 90 %, а
коэффициент тепла — 40 % (в обычных котельных эти показатели соответ-
ственно 70 и 30). Остальное тепло теряется в атмосфере. Тепловые выбросы
приводят к росту среднегодовой температуры, образуются пространственные
«острова-теплоты» с температурой, превышающей естественную температуру
воздуха на 1–4 ºС.
2.2.2. Гидроэнергетика и экология
Гидроэнергетика — получение энергии от текущей воды — со строительством плотин или без него на ГЭС.
В ряде стран мира гидроэнергетика занимает значительное место.
К положительным последствиям работы ГЭС относятся: возможность регулирования стока воды с помощью плотин и водохранилищ, орошение полей,
защита пролегающих территорий от наводнений катастрофического характера.
Улучшаются условия судоходства, углубляется фарватер, затопляются пороги.
К серьезным негативным экологическим последствиям строительства
ГЭС на равнинных реках относятся:
– затопление земель (заливных высокопродуктивных лугов, лесных массивов, населенных пунктов);
– снижение скорости течения реки, замедление водообмена и самоочищения;
– развитие сине-зеленых водорослей, что приводит к уменьшению кислорода в воде и делает ее непригодной для жизни;
– повышение сейсмической активности территории вследствие меняющегося уровня давления воды на литосферу;
– изменение микроклимата окружающей территории;
– подтопление берегов, заболачивание, оползневые процессы.
38
Итак, возведение мощных ГЭС, особенно на равнинных реках, имеет
больше минусов, чем плюсов. Поэтому, прежде чем приступить к реализации
очередного гидротехнического проекта, необходимо просчитать все послед-
ствия, к которым приведет его введение в строй.
Серьезное внимание следует обратить на малые и микроГЭС, которые
могут быть созданы на небольших реках, без плотин.
2.2.3. Ядерная энергетика и экология
Несмотря на относительно недолгую историю, ядерная энергетика накопила много сложных проблем, решение которых возможно лишь с учетом эко-
логических требований. Одна из самых сложных — это проблема радиоактив-
ных отходов (РАО), количество которых стремительно растет (по подсчетам
ученых к 1995 г. только западные страны накопят около 55 тыс. т РАО, а к концу века их наберется 125 тыс. т). На атомных станциях образуются газообразные, жидкие и твердые РАО разного уровня радиоактивности. Наиболее редки
газообразные РАО, которые очищаются с помощью системы фильтров и вы-
брасываются в атмосферу.
Самыми распространенными являются жидкие РАО, хранить которые
особенно неудобно, поэтому их после нагревания и выпаривания смешивают с
цементом, бетоном или битумом. Когда этот своеобразный раствор застывает,
то превращается в монолитные блоки, помещаемые в хранилища. Жидкие от-
ходы высокой активности внедряют в стеклообразную массу, пористые керамики, керамики на основе металлов (керметы).
В результате этих действий отходы приобретают твердый вид, который
подлежит хранению и захоронению. Твердые РАО (детали демонтированного
оборудования, инструмент, отработавший свой срок, фильтры, спецодежду)
сжигают, прессуют, помещают в металлические контейнеры и также временно
хранят на территории станции.
В некоторых странах производится переработка РАО. Например, во
Франции отходы сначала хранятся на территориях АЭС, затем на заводах растворяются в азотной кислоте, полученные азотнокислые соли урана или плуто-
ния выделяют в виде твердого вещества и в дальнейшем используют вновь.
Как же обстоит дело с захоронением РАО?
Захоронить РАО — значит навечно поместить их в специальные пункты
захоронения («могильники»), куда они были бы выведены из сферы человече-
ской деятельности и биологических процессов.
39
Захоронение позволяет изолировать любые виды РАО, в т.ч. наиболее
опасные — высокоактивные с большими периодами полураспада. Поэтому за-
хоронение считается одним из принципиальных способов решения проблемы
при сегодняшнем технологическом уровне.
Следующая проблема, связанная с предыдущей — это демонтаж АЭС,
которые отработали положенный им 30-летний срок. К 2010 г. в таком положе-
нии окажется 2/3 АЭС, работающих сегодня в разных странах мира. Вывод
АЭС из эксплуатации сложный, дорогостоящий и продолжительный процесс,
причем небезопасный, хотя и работающая АЭС — потенциально опасна из-за
возможности аварийных ситуаций.
Опыт использования АЭС ставит вопрос о международном регулировании развития ядерной энергетики. Это обусловлено тем, что по мере увеличения производства делящихся материалов может распространиться ядерное
оружие.
Система международной безопасности включает три элемента:
1) учет радиоактивных материалов;
2) надзор за их перемещением;
3) хранение, контроль за их рациональным и эффективным исполь-
зованием.
После аварий на Три-Майл-Айленде и в Чернобыле общественное проти-
водействие использованию атомных электростанций усилилось. Причина споров вокруг ядерной энергетики порождена двумя присущими ей особенностями. С одной стороны, ядерная энергетика может дать в триллион раз больше
энергии, чем такие природные силы, как ветер и движение воды, и в миллион
раз больше химической энергии углеродосодержащего топлива. Надо отметить,
что современный уровень производства ядерной энергии составляет ничтожно
малую долю от потенциальных возможностей.
С другой стороны, ядерная энергетика дает радиоактивные отходы (о чем
мы уже выше писали), излучающие радиационные лучи. При нормальном
функционировании АЭС возникает вопрос о слабых дозах радиации. Насколько
они допустимы?
Национальная академия наук США в 1972 г. опубликовала доклад под
названием «Воздействие на население слабых доз ионизирующей радиации». В
нем признается риск для организма человека слабых доз радиации. Но в то же
время риск связан с любым видом деятельности человека или пагубными при-
вычками. По данным МАГАТЭ, курящий человек получает значительную ра-
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]