Антропогенное воздействие на природу, необходимость его нормирования

     Особую  опасность представляют стойкие  органические соединения, применяемые  в качестве ядохимикатов. Они накапливаются  в почве, в воде, донных отложениях водоемов. Но самое главное –  они включаются в экологические  пищевые цепи, переходят из почвы  и воды в растения, затем в животных, а в конечном итоге попадают с  пищей в организм человека. 

     5.    Вода – основа  жизненных процессов  в биосфере. Загрязнение  природных вод.

     Вода  – самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода –  основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном  движущем процессе на Земле – фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в  своей биомассе. Потери 10-20% воды живыми организмами приводят к их гибели.

     В естественном состоянии вода никогда  не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся  взвешенные твердые частички. В 1 л  пресной воды может содержаться  до 1 г солей.

     Большая часть воды сосредоточена в морях  и океанах. На пресные воды приходится всего 2%. Большая часть пресных  вод (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Возобновление  пресных вод происходит в результате круговорота воды.

     С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным, так  как к простому явлению физического  испарения (превращения воды в пар) добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов. К тому же роль человека по мере его развития становится все более значительной в этом круговороте.

     Круговорот  воды в биосфере происходит следующим  образом. Вода выпадает на поверхность  Земли в виде осадков, образующихся из водяного пара атмосферы. Определенная часть выпавших осадков испаряется прямо с поверхности, возвращаясь  в атмосферу водяным паром. Другая часть проникает в почву, всасывается  корнями растений и затем, пройдя через растения, испаряется в процессе транспирации. Третья часть просачивается  в глубокие слои подпочвы до водоупорных  горизонтов, пополняя подземные воды. Четвертая часть в виде поверхностного, речного и подземного стока стекает  в водоемы, откуда также испаряется в атмосферу. Наконец, часть используется животными и потребляется человеком  для своих нужд. Вся испарившаяся и вернувшаяся в атмосферу  вода конденсируется и вновь выпадает в качестве осадков.

     Таким образом, один из основных путей круговорота  воды – транспирация, то есть биологическое  испарение, осуществляется растениями, поддерживая их жизнедеятельность. Количество воды, выделяющееся в результате транспирации, зависит от вида растений, типа растительных сообществ, их биомассы, климатических факторов, времени  года и других условий.

     Интенсивность транспирации и масса испаряющейся при этом воды могут достигать  весьма значительных величин. У таких  сообществ, как леса (с большой  фитомассой и листовой поверхностью) или болота (с водонасыщенной моховой поверхностью) транспирация в целом вполне сравнима с испарением открытых водоемов (океана) и нередко даже превышает его.

     Величина  суммарного испарения (с почвы, с  поверхности растений и через  транспирацию) зависит от физиологических  особенностей растений и их биомассы, поэтому служит косвенным показателем  жизнедеятельности и продуктивности сообществ.

     Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления  в них вредных веществ.

     Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть  может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах  залегания. Но основные источники загрязнения  связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

     Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и  живые организмы занимают токсичные  синтетические вещества. Они находят  все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в  коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15 мг/л при  ПДК – 0,1 мг/л. Эти вещества могут  образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к  пенообразованию у этих веществ  появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

     Из  других загрязнителей необходимо назвать  металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные  элементы, ядохимикаты, поступающие  с сельскохозяйственных полей, и  стоки животноводческих ферм.

     Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях  приводят к сильному загрязнению  водоемов вредными соединениями. Загрязнение  водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при  обработке водоемов для борьбы с  вредителями, поступления в водоемы  воды, стекающей с поверхности  обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов  предприятий-производителей, а также  в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

     Наряду  с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие  количества органических соединений азота  и фосфора попадают со стоками  от животноводческих ферм, а также  с канализационными стоками. Повышение  концентрации питательных веществ  в почве приводит к нарушению  биологического равновесия в водоеме.

     Вначале в таком водоеме резко увеличивается  количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося  в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для  существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

     Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто  сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в  нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается  количество кислорода, увеличивается  токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие.

     В загрязненной воде с повышением температуры  начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в  питьевую воду, они могут вызвать  вспышки различных заболеваний.

     В ряде регионов важным источником пресной  воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко  это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непригодной  для питья.

     Человечество  потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными  ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие  отрасли промышленности – горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них  уходит до 70% всей воды, затрачиваемой  в промышленности. Главный же потребитель  пресной воды – сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной  воды.

     В современных условиях сильно увеличиваются  потребности человека в воде на коммунально-бытовые  нужды. Объем потребляемой воды для  этих целей зависит от региона  и уровня жизни, составлял от 3 до 700 л на одного человека, В Москве, например, на каждого жителя приходится около 650 л, что является одним из самых высоких показателей в  мире.

     Из  анализа водопользования за 5-6 прошедших  десятилетий вытекает, что ежегодный  прирост безвозвратного водопотребления, при котором использованная вода безвозвратно теряется для природы, составляет 4-5%. Перспективные расчеты  показывают, что при сохранении таких  темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов  производства к 2100 г. человечество может  исчерпать все запасы пресной  воды.

     Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.

     Вмешательство человека в природные процессы затронуло  даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону  уменьшения объемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части  расходуется на испарение и образование  растительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8% , а у  таких рек, как Дон, Терек, Урал –  на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути, прекратившего существование  из-за чрезмерного забора вод рек  Сырдарьи и Амударьи на орошение. Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), поскольку значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод. 

     6.    Экологические проблемы биосферы.

     Хозяйственная деятельность человека, приобретая все  более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние  на процессы, происходящие в биосфере. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

     Человечество  существенно изменило ход течения  целого ряда процессов в биосфере, в том числе биохимического круговорота  и миграции ряда элементов. В настоящее  время, хотя и медленно, происходит качественная и количественная перестройка  всей биосферы планеты. Уже возник ряд сложнейших экологических проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время.

     «Парниковый эффект». По новейшим данным ученых, за 80-е и 90-е гг. средняя температура  воздуха в северном полушарии  повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,6-0,7 °С. По прогнозам, к началу 2010г. средняя температура на планете  может повыситься на 1,3 °С по сравнению с доиндустриальной эпохой. Ученые связывают такое повышение температуры в первую очередь с увеличением содержания углекислого газа (диоксида углерода) и аэрозолей в атмосфере. Это приводит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли. Определенную роль в создании «парникового эффекта» играет и тепло, выделяющееся от ТЭЦ и АЭС.

     Потепление  климата может привести к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые  могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать.

     Решить  данную проблему было бы можно, сократив выбросы углекислого газа в атмосферу  и установив равновесие в цикле  круговорота углерода.

     Истощение озонового слоя. В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились  так называемые озоновые дыры. Опасность  заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых  организмов.

     Основной  причиной истощения озонового слоя является применение людьми хлорфторуглеводородов (фреонов), широко используемых в производстве и быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают озон. Сами же они разрушаются очень медленно, в течение 50-200 лет. В 1990г. в мире производилось более 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ.

     Под действием ультрафиолетового излучения  молекулы кислорода (О2) распадаются на свободные атомы, которые в свою очередь могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О3). Свободные атомы кислорода могут также реагировать с молекулами озона, образуя две молекулы кислорода. Таким образом, между кислородом и озоном устанавливается и поддерживается равновесие.

     Однако  загрязнители типа фреонов катализируют (ускоряют) процесс разложения озона, нарушая равновесие между ним  и кислородом в сторону уменьшения концентрации озона.

     Учитывая  опасность, нависшую над планетой, международное  сообщество сделало первый шаг к  решению этой проблемы. Подписано  международное соглашение, по которому производство фреонов в мире к 2010. должно сократиться примерно на 75%.