III. Загрязнение атмосферы
Лекция 18. Загрязнение как основная тенденция
Экологического кризиса
Как уже говорилось ранее, биосфера – устойчивая экологическая система, которая существует на Земле около 4 млрд лет. Но в последние сто лет воздействие человека на биосферу нарастает огромными темпами. Почти все антропогенные воздействия негативно влияют на природу, за исключением таких, которые способствуют восстановлению разрушенных экосистем, например восстановление лесов, рекультивация земель и некоторые другие. Суммарную антропогенную деятельность, таким образом, можно назвать загрязнением природы. Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое является результатом человеческой деятельности и меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. В последующих разделах рассмотрим загрязняющие процессы и основные загрязнители в трех сферах Земли – гидросфере, литосфере и атмосфере.
I. Загрязнение гидросферы
Существование биосферы и жизнь человечества всегда было основано на использовании воды. В.И. Вернадский писал, что «картина видимой природы определяется водой». Позитивная нота этого утверждения в конце ХХ в. наполнилась отрицательным содержанием: «Чистая вода вскоре положит верхний предел экономическому развитию развитых стран» (Л. Пайнер).
Современное загрязнение гидросферы слагается из двух составляющих – собственно загрязнения и исчерпания пресных вод. Основными загрязнителями вод являются химические, биологические и физические загрязнители (Табл. 9).
Таблица 9. Основные загрязнители воды
| Химические загрязнители | Биологические загрязнители | Физические (механи-ческие) загрязнители |
| Кислоты Щелочи Соли Нефтепродукты Пестициды Тяжелые металлы Фенолы Азотные минеральные удобрения | Вирусы Бактерии Простейшие Водоросли Дрожжевые и плесневые грибки | Радиоактивные вещества Взвешенные твердые частицы Тепло Шлам Песок Ил Глина |
Основными загрязнителя морских экосистемявляются нефтяные углеводороды, которые покрывают поверхность океанов тонкой пленкой, блокирующей поступление света, кислорода и т.п., тяжелые металлы, которые накапливаются в пищевых цепях прибрежных участков океанов, а также пестициды, сносимые из сельскохозяйственных угодий течением рек и отравляющие воды. Вошел в историю как сигнал начала экологического бедствия эпизод отравления ртутью в японской деревне Минамата. В рыбе и моллюсках ближайшего к деревне залива накопилось столько соединений ртути, которую выбрасывали с лакокрасочного завода, что от нарушений ЦНС погибло более 100 жителей. Болезнь минамата – символ несчастий, которые несет бесконтрольное давление на среду. До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям токсичных веществ, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов, но затем порог превышается и начинается отравление среды.
Основной загрязняющий процесс в пресных водах– это эвтрофикация (цветение) водоемов, которая вызывается избыточным поступлением в воду биогенных элементов – фосфора, азота и других – из удобрений, моющих веществ, отходов животноводства и т.п. Разрастание массы специфических водорослей (в основном сине-зеленых) в процессе эвтрофикации вызывает гниение вод, нарушение пищевых цепей, ускоренное зарастание водоемов.
Под исчерпанием вод понимается их недопустимое сокращение (подземные воды) или уменьшение стока (поверхностные воды). Практически во всех крупных городах формируются так называемые депрессионные воронки – пустоты (глубиной до 100 м), вызванные интенсивной эксплуатацией мощными водозаборами, что грозит городу проседанием почв. Изъятие на хозяйственные нужды большого количества поверхностных вод ведет к региональным кризисам наподобие катастрофы Аральского моря, когда орошение пустыни водами Амударьи и Сырдарьи, привело к снижению уровня воды в море на 13 м. Осушенное дно стало источником пыльных бурь и засоления окружающих территорий.
II. Загрязнение литосферы
Техногенные загрязнение затрагивают такие составляющие литосферы, как почва, горные породы и недра. Почва является основным звеном круговорота веществ в экосистемах: здесь высвобождается энергия и накапливаются биогенные элементы. Основные проблемы почв: 1) эрозия: разрушение или снос верхних слоев почв ветровыми (ветровая) или водными (водная) потоками; 2) загрязнение пестицидами, минеральными удобрениями, нефтепродуктами и т.п.; 3) засоление почв в результате чрезмерного полива; 4) опустынивание – необратимое изменение почвы, растительности и всей биоты, которое возникает в результате непрекращающейся эрозии почв; 5) отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.
В процессе деятельности человека горные породы,слагающие верхнюю часть земной коры, испытывают разнообразные воздействия – статические (давление) и динамические (удары, толки, вибрации), что вызывает ответную реакцию горных пород: 1) оползни на склонах гор, рек, морей, оврагов; 2) подтопление – повышение уровня грунтовых вод, вызванное созданием водохранилищ, засыпкой и асфальтированием, утечкой воды из коммуникаций.
О проблеме недр мы уже говорили, когда рассматривали энергетическую проблему. Здесь добавим, что недра не только являются источником ресурсов и местом захоронения отходов, но частью среды обитания человека и других живых существ. Разработка недр оказывает вредное влияние практически на все компоненты наземных экосистем: отвалы горных пород захламляют терриконами огромные территории, строительство горнорудных предприятий является экологическим бедствием для данной территории, так как добыча – самая «грязная» отрасль промышленности.
III. Загрязнение атмосферы
В лекции 15 приведена схема структуры атмосферы. Атмосфера выполняет сложную функцию защиты Земли от опасных космических излучений, в ней происходят некоторые круговороты веществ (например, воды) и процессы очистки воздуха.
Основными химическими загрязнителями атмосферы являются: диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода и твердые частицы. Результатом их высоких концентраций является смог – общее загрязнение воздушной среды: 1) влажный (лондонский) смог образуется в безветренную погоду при нулевых температурах в зоне высоких концентраций SO2 и CO; 2) ледяной (аляскинский) – при очень низких температурах и избытке диоксида серы; 3) фотохимический (лос-анжелесский) – в крупных городах на свету при высоких температурах разложение оксида азота вызывает появление озона – агрессивного ядовитого вещества. Влияние химических загрязнителей на здоровье велико, что можно видеть на примере влияния выхлопных газов автомобилей (Табл. 10).
Таблица 10. Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека
| Вредные вещества | Последствия воздействия на организм человека |
| Оксид углерода | Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти |
| Свинец | Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает снижение умственных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях |
| Оксиды азота | Увеличивают восприимчивость к вирусным заболеваниям, раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию |
| Озон | Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, снижает сопротивляемость к простудным заболеваниям, обостряет хронические заболевания сердца, вызывает астму, бронхит |
| Тяжелые металлы | Вызывают рак, нарушение функций половой системы и дефекты у новорожденных |
Основными физическими загрязнениямиатмосферы являются радиоактивное, шумовое, электромагнитное и тепловое загрязнения. Радиоактивная составляющая фона Земли формируется на 5/6 из естественной радиации (радиоактивный фон Земли и космическое излучение) и на 1/6 из искусственной радиации (рентген в медицине, атомная энергетика, радиоактивный фон бытовых приборов и т.п.). Шумовое загрязнение возникает при уровнях более 50 дб и постоянно повышается в городских условиях. Электромагнитное воздействие затрагивает живые клетки, поскольку большинство молекул клетки имеет электрический заряд. Тепловое загрязнение связано с промышленным «перегревом» планеты, так как предприятия промышленности сжигают запасы энергоресурсов.