Методичка по Экологии

стало ежегодно увеличиваться на 70-100 млн. чел. В 1993 г. население Земли достигло 5,5 млрд. чел, т.е. удвоилось по сравнению с 1950 годом, а в 2000 г. – превысило 6 млрд. чел., составляя сейчас 6,7 млрд. чел. (2008 год)

Понадобилось 10 тыс. лет, чтобы численность населения мира подошла к 1- ому миллиарду (в1830 г), всего 100 лет – чтобы стало 2 млрд. чел. (в 1930 г.), прошло 30 лет – и нас стало 3 млрд. чел (в 1960 г.), и всего 14 лет – и на планете стало проживать 4 млрд. чел. (в 1974 г.) И еще быстрее возрастали потребности человека.

Научно-техническая революция и демографический взрыв привели к колоссальному увеличению использования природных ресурсов. Сегодня в мире ежегодно добывается 3,5 млрд. т нефти и 4,5 млрд. т каменного и бурого угля. При таких темпах потребления стало очевидным возможное исчерпание многих природных ресурсов в ближайшее время. Одновременно отходы гигантских производств стали все больше загрязнять окружающую природную среду. Так «оформились» черты современной экологической ситуации:

1)истощение природных ресурсов,

2)резкое ухудшение качества окружающей природной среды (загрязнение окружающей природной среды).

Многочисленны примеры истощения природных ресурсов. Так, с момента возникновения технической цивилизации на Земле вырублено около 1/3 площади лесов. Наиболее дефицитным ресурсом является пресная вода (ее всего 2 %). Каждые 15 лет площадь отчужденных людьми у природы земель удваивается. Считается, что при современных темпах добычи запасов свинца, олова, меди может хватить на 20-30 лет. По некоторым данным, запасы нефти исчерпаются за 200 лет, угля – за 200-300 лет, горючих сланцев и торфа – также в этих границах.

Ученые впервые определили Индекс экологических достижений стран мира (экологический рейтинг стран).

Экологическая ситуация стран оценивалась по 100 – бальной шкале, в которой 100 – самая высокая оценка, а 0 – самая низкая. Во внимание брались качество воды, воздуха, уровень загрязнения окружающей среды, охрана природных ресурсов

Исследователи Йельского и Колумбийского университетов (США) отдали первое место Новой Зеландии. Именно эта страна наиболее эффективно решает экологические проблемы. Украина заняла 51 место среди 133 стран.

41

Самая неблагоприятная экологическая ситуация в Украине сложилась в Донецкой, Днепропетровской, Луганской областях, а также на территориях вокруг Запорожья, Мариуполя, Кировограда, Керчи и Армянска.

61% водных ресурсов Украины по своему состоянию не соответствует нормам и стандартам.

Преодолеть экологический кризис возможно лишь совместными усилиями планетян, поставив на службу решения экологических проблем достижения научно-технической революции, создавая мало- и безотходный механизм природопользования, регулируя прирост населения мерами по демографической политике, совершенствуя экологическое законодательство, экологическое образование и др. (Только бы не опоздать с реализацией помощи по оздоровлению природы).

Важнейшими проявлениями кризисной экологической ситуации в мире являются возникновения таких глобальных экологических проблем, как: озоновая «дыра», «парниковый эффект», «кислотные дожди».

Озоновая «дыра» - значительное пространство в озоносфере планеты (на высотах от 20 до 25 км –в стратосфере) с пониженным (до 50 %) содержанием озона.

Впервые проблема озоновой «дыры» поставлена в 80 – х годах XX в. (по отношению к Антарктиде и в меньшей степени – к Арктике, Северной Африке). Причины возникновения озоновой «дыры» пока не совсем ясны. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение. Последнее более вероятно. От выбросов фреонов (хлорфторуглеродов – ХФУ), применяющихся в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки сжигания ракетного топлива и др.), происходит разрушение молекул озона вследствие химических реакций с атомами хлора и фтора, освобождаемых при распаде молекул химических веществ (ХФУ).

Среди естественных причин происхождения озоновой «дыры» рассматриваются: сведение лесов как продуцентов кислорода; естественная изменчивость озоносферы; циклическая активность Солнца; рифтогенез и дегазация Земли, т. е. прорыв глубинных газов - водорода, метана, азота через рифтовые разломы земной коры.

Истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Многие из ХФУ могут сохраняться в атмосфере сотни лет.

Последствия снижения концентрации озона:

42

*ослабление способности атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения;

*увеличение солнечных ожогов, заболеваний людей раком кожи, глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т.д.;

*потеря способностей растений к фотосинтезу, снижение урожайности культур;

*гибель фитопланктона в океане (совокупности живущих в океане микроскопических водорослей), разрыв трофических цепей биоты водных экосистем и т. д.

По данным международной экологической организации «Гринпис» основными поставщиками ХФУ являются США, Япония, Великобритания и Россия. Согласно международным протоколам предусматривается значительное снижение выбросов ХФУ. Монреальский протокол (1985 г) «Об охране озонового слоя» позволил снизить использование озоноразрушающих веществ с 1,1 млн. т в 1986 г.до 156 тыс.т в 1998 г.

«Парниковый эффект» (возможное потепление климата)

* постепенное потепление климата на планете в результате накопления в атмосфере антропогенного углекислого и др. газов (метана, фреонов, оксида азота и др.), которые аналогично покрытию теплицы, пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли.

Источники основных парниковых газов в атмосфере Земли

Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что по сравнению с доиндустриальным периодом (концом IX столетия) повышение средней глобальной температуры воздуха к 2025 году может достигнуть 2,2-

43

2,5ºС (Будыко и др.,1989). В докладе Международной группы ООН по проблемам климатических изменений прогнозируется рост температуры на Земле на 2-4º к 2100 году.

В случае удвоения концентрации СО2 в атмосфере изменение средних температур на 3-4º ученые предсказывают уже к середине XXI века.

Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением на Земле после ледникового периода, и значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. Это связано, прежде всего, с повышением уровня Мирового океана (вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д.). Повышение уровня океана всего лишь на 0,5-2,0 м к концу XXI века приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, заболачиванию обширных территорий и т.п.

По линии ЮНЕСКО осуществляется Международная программа «Глобальная система наблюдений за уровнем моря» (ГЛОСС), которая поможет в будущем уменьшить негативные последствия значительного повышения уровня Мирового океана на прибрежные экосистемы.

В 1977 г. принят Киотский протокол, согласно которому промышленно развитые страны к 2008-2012 годам должны сократить выбросы в атмосферу парниковых газов по меньшей мере на 5 % по сравнению с уровнем 1990 года. Протокол также определяет механизмы, позволяющие осуществить это решение. Конкретные детали этих механизмов были оговорены на конференции в Гааге в ноябре 2000 года, где было решено, что в каждой индустриальной стране должна проводиться национальная политика по сокращению выбросов. В частности, отмечалось, что сокращение выбросов не должно подменяться использованием естественных поглотителей СО2 - лесами. Многие страны заявляют о сокращении выбросов, засчитывая естественное поглощение углерода зрелыми лесами и почвами как результат их собственных усилий.

16.02.2005 г. Киотский протокол вступил в действие, несмотря на нератификацию его Индией, Австралией, Китаем, США (население США – это 1 % численности населения мира, но при этом страна выбрасывает в атмосферу 25 % планетарного объема парниковых газов). Основной объем работы по сокращению выбросов парниковых газов к 2012 году будет зависеть от 39 стран.

Окисление природной среды – это еще одна из важнейших экологических проблем. «Кислотные дожди» образуются при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют разбавленную серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число pH ниже 5,6).

44

Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе – pH = 2,3, в Китае - pH = 2,25. Фактически атмосферная влага с таким значением pH является кислотой.

«Кислотные дожди»: 1) негативно отражаются на состоянии экосистем; 2) значительно снижают урожайность сельскохозяйственных культур (хлопчатника, томатов, винограда, цитрусовых и др.) – в среднем на 20-30 %. При pH = 3,0 почвы становятся практически бесплодными;

3) особенно активно ускоряют в Канаде, Швеции, Норвегии и Финляндии закисление озер (значительная часть выбросов серы в США, ФРГ и Великобритании выпадает на их территории). Озера становятся практически безжизненными; 4) ускоряют коррозию металлических конструкций, зданий и т. д.,а также наносят серьезный ущерб памятникам мировой культуры (Колизею в Риме и др.).

Таким образом, проведенный анализ современной экологической ситуации указывает на основного виновника ее кризисного состояния – антропогенные воздействия на окружающую среду (АВОС), что требует выяснения данного понятия.

2. Содержание понятия «антропогенное воздействие на окружающую среду»

Планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, по мере распространения новых технологий (охота – земледельческая культура – промышленная революция) все в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию, воздействий. Называются они антропогенными, поскольку вызваны человеком.

Антропогенное воздействие на окружающую среду - это любой процесс изменений природы, обусловленный деятельностью человека

(от греч. «antropos» – человек).

Антропогенное воздействие характеризуется понятием «антропогенная нагрузка» - величиной прямого или опосредованного антропогенного воздействия на природную среду в целом и на ее отдельные компоненты. По расчетам специалистов, антропогенная нагрузка на природную среду удваивается каждые 10-15 лет.

Антропогенная нагрузка (АН) – степень прямого и косвенного воздействия населения в процессе хозяйственной деятельности на природный комплекс и его отдельные компоненты

Различают следующие виды антропогенной нагрузки, основными показателями которых являются:

45

Антропогенная нагрузка может быть оптимальной, предельной (максимально допустимой) и деструкционной (гибельной).

Анализ экономических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные

(негативные).Воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивация земель на месте разработок полезных ископаемых и др. – это примеры положительного воздействия человека на биосферу. Отрицательное (негативное) воздействие

человека имеет самые разнообразные и масштабные последствия: вырубки леса на больших площадях, истощение запасов пресных подземных вод, засоления и опустынивания земель, резкого сокращения численности, а также видов животных и растений и так далее.

Воздействие человека на природу Земли сводится к четырем главным формам:

1)Изменение структуры земной поверхности (распашка земель, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и водотоков и т.п.).

2)Изменение химии природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах)

3)Изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах, как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне

4)Изменение в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция, акклиматизация)

46

Воздействие человека на окружающую природную среду может быть как

прямым, так и опосредованным (косвенным) (приложение Д).

Непреднамеренное изменение природной среды в результате цепи природных реакций, каждая из которых влечет за собой изменение других, связанных с нею первичных или вторичных явлений, вследствие хозяйственных мероприятий называется опосредованным (косвенным) воздействием на природу (например, подтопление территорий при создании водохранилищ). Большинство элементов окружающей среды (земля, лес, растения), как правило, подвергаются воздействию опосредовано. Основными объектами прямого воздействия являются атмосфера и вода.

Прямое воздействие на природу – это непосредственное, не всегда планируемое и желаемое изменение природы в процессе хозяйственной деятельности человека. Среди прямых воздействий на природу различают антропическое, антропогенное, аддитивное, куммулятивное, синергическое.

Антропическим (от греч. Antropos – человек) воздействием называется непосредственное влияние человечества на процессы в окружающем его мире; оно сопровождается уменьшением популяций различных видов, приводит к нарушению равновесия между отдельными популяциями и загрязнению окружающей природной среды.

Антропогенное воздействие – это воздействие, оказываемое хозяйственной деятельностью на среду и ее ресурсы

Совокупное воздействие нескольких загрязнителей (химических, физических) называется аддитивным. Так, загрязнение атмосферного воздуха от теплоэлектроцентралей усугубляется шумом энергетических установок, электромагнитными и ионизирующими излучениями.

Кумулятивным воздействием называется воздействие химического вещества или другого действующего агента, связанного с его накоплением.

Синергическое воздействие (от греч. «syn – вместе, «ergon» - работать) – комплексное воздействие нескольких факторов, при котором общий эффект оказывается иным, чем при суммировании воздействия каждого фактора порознь.

3. Определение загрязнения природной среды

Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение. Поэтому возникает необходимость более подробного рассмотрения понятия «загрязнение».

Загрязнение - поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде излучений, звуков, шумов) в количествах, вредных для здоровья людей, животных, состояния растений и экосистем

47

Более развернутое определение загрязнения приводит известный французский ученый Ф. Рамад (1981):

«Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества)» (приложение Д)

Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящее в результате естественных или искусственных процессов и приводящее к ухудшению функций среды по отношению к рассматриваемому объекту (человеку, биологическому организму, объектам жизнедеятельности человека).

Загрязнение – явление появления в среде человека загрязняющих веществ или каких-либо других агентов (от вирусов до звуковых волн чрезмерной интенсивности), которые непосредственно или косвенно осуществляют негативное влияние как на самого человека, так и на созданную им для собственных нужд искусственную среду.

Приведенные определения загрязнения можно отнести к антропоцентрическим (ставящим в центр внимания человека, оценивающего все явления исключительно через его приоритеты).

Совсем другой вариант данного понятия отстаивают ученые – экологи. Экологическое определение понятия загрязнения отличается от антропоцентрического. В нем делается акцент на том, что загрязнение касается не только людей и созданной ими искусственной среды, а совокупности всех видов в биосфере и Земле с ближним космосом.

Загрязнение - внесение в среду, возникновение или внезапное повышение в ней значений или концентраций химических, физических, биологических, информационных или каких-либо других традиционных или вновь образованных агентов и факторов, которое обусловливает потерю равновесия и вред части или большинству видов экосистемы, где произошло это явление. Под загрязнением мы будем понимать:

1)отрицательное воздействие человека на биосферу,

2)привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, нехарактерных физико-химических и биологических веществ, агентов, оказывающих вредное воздействие на природные экосистемы и человека, 3) это то, что происходит не в том месте, не в то время и не в том количестве.

Основными загрязняющими веществами учеными признаются:

* диоксины;

48

*тяжелые металлы: свинец, кадмий и особенно ртуть;

*некоторые канцерогенные вещества, в частности, бензапирен;

*нефть и нефтепродукты в морях и океанах;

*хлорорганические пестициды (в сельских районах);

*оксид углерода и оксид азота (в городах);

*радионуклиды и другие радиоактивные вещества.

Особо опасными являются диоксины, их называют суперэкотоксикантами в

силу их чрезвычайно высокой токсичности и биологической активности. В эту группу входят сотни хлор-, бром-, хлорброморганических циклических эфиров. Диоксины образуются во многих технологических процессах от целлюлозно-бумажного, металлургического и других производств до биологической очистки сточных вод и хлорирования питьевой воды, сжигания отходов, сгорания топлива в двигателях. Эти вещества по своей токсичности превосходят соединения тяжелых металлов, хлорорганические пестициды (ДДТ, гексахлоран и др.), а по канцерогенности – ароматический углеводород бенз(а)пирен.

Загрязняющим агентом может быть любое вещество, находящееся в составе воздуха, воды, почвы. Вещества, входящие в состав окружающей среды, называют ингредиентами. Ингредиенты могут иметь как природное (например, вулканические извержения, пыльца растений, поднимаемая ветром пыль и т.п.), так и антропогенное (в результате деятельности общества) происхождение.

По статистике, среди всех источников загрязнения на первом месте – отработанные газы автотранспорта (до 70 % всех заболеваний в городах вызваны ими), на втором – выбросы тепловых электростанций, на третьем – химическая промышленность. По объему загрязненных стоков первое место занимает целлюлозно-бумажная промышленность (больше 15 %).

Содержание свинца в костях современного человека приблизительно в 50 раз выше, чем у наших давних предков, а концентрация ртути в сегодняшних организмах в 100-200 раз превышает ее содержание в почве, природных водах и воздухе.

4. Классификация загрязнений

Специалисты по-разному классифицируют загрязнения природной среды (приложение Д), беря за основу разные принципы, в частности:

А) Тип происхождения загрязнения (подход Мельника Л.Г. по данному принципу представлен в табл. 4.1)

Таблица 4.1

Характеристика основных видов загрязнений окружающей среды (по типам происхождения загрязнений) [по Мельнику Л.Г.]

49

50