Програма навчальних елементів другого змістового модуля
| № | Навчальні елементи змістового модуля | Форма занять | Кількість Годин |
| 1. | Тема: Антропогенний вплив на природне середовище | Лекції Практичні | 2 години 2 години |
| 2. | Тема: Екологічна безпека атмосфери | Індивідуальні Самостійна | 1 година 3 години |
| 3. | Тема: Екологічна безпека гідросфери | Індивідуальні Самостійна | 1 година 3 години |
| 4. | Тема: Екологічна безпека літосфери | Індивідуальні Самостійна | 1 година 3 години |
| 5. | Тема: Екологічні проблеми України | Лекції Індивідуальна | 2 години 1 година |
| Всього | 18 годин |
Тема: Антропогенний вплив на біосферу
Мета: Сформувати у студентів вірне розуміння основних причин негативного антропогенного впливу на Біосферу, розуміння поняття «забруднення», видів його і можливих наслідків впливу на Біосферу.
Контрольні питання теми
1. Етапи виробничої діяльності людства з погляду впливу їх на довкілля.
2. Забруднення, визначення цього поняття, класифікація забруднень з позиції теорії перешкод та за походженням.
3. Екологічна криза і екологічна катастрофа, поняття, різниця між ними.
4. Природні забруднення біосфери, види їх за значенням для Біосфери.
5. причини антропогенних забруднень довкілля і основні джерела антропогенних забруднень.
6. Класифікація антропогенних забрудненням за походженням. Механічні забруднення, джерела їх і вплив на біосферу.
7. Хімічні забруднення, джерела їх і найпоширеніші забруднювальні речовини.
8. Фізичні забруднення біосфери, основні види їх, вплив на довкілля і живі організми.
9. Забруднення біосфери пестицидами, особливості поведінки їх у навколишньому середовищу і впливу на живі організми.
10. Біологічне забруднення.
11. Нормування забруднень: ГДК, ГДР, їх визначення. Принципи нормування.
12. Особливості нормування забруднень в різних середовищах.
13. Визначення забруднень в навколишньому середовищу, якісні і кількісні методи досліджень.
14. Екологічне навантаження, модуль техногенного навантаження.
15. Екологічний моніторинг і якість природного середовища.
Лекція: Антропогенний вплив на природне середовище.
В історії виробничої діяльності людства по впливу на довкілля можна виділити чотири етапи:
1. Збирання та мисливство, яке зайняло приблизно 4 тисячі років. На цьому етапі людські спільноти існували в єдності з екосистемами як і всі інші живі організми, не порушуючи законів розвитку екосистем.
2. Землеробство та скотарство. Коли розвиток цивілізації став базуватися на використанні живої речовини, що вироблялася в штучних або напівштучних екосистемах. Перехід до цих виробничих форм господарювання дав можливість виробляти продукції більше, ніж потрібно для споживання. Для створення штучних господарських екосистем змінювався ландшафт території (ліси вирубували, розорювали землю).
3. Промислове виробництво, яке зорієнтоване на широке споживання невідтворних ресурсів та штучної енергії, що призводить до безперервного зростання тиску на природне середовище.Стрибкоподібно збільшується використання сировини та енергії і паралельно йде деградація біосфери(втрачено до 20% родючих грунтів, в атмосфері зріс вміст вуглекислого газу, що призводить до зміни клімату, виникли озонові «діри», стали звичайними кислотні дощі, забруднилися усі геосфери Землі.
4. Інформаційне суспільство, що об’єднане комп’ютерними технологіями та робить спроби переходу до ноосферної діяльності. Але необхідно сказати, що поки комп’ютерні технології тільки інтенсифікують існуючі технології, завдаючи тим самим ще більшої шкоди довкіллю.
Ще Авіцена десять століть тому зрозумів, що хід суспільного розвитку та господарської діяльності згубний для природи та небезпечний для людства.
Надмірна господарська діяльність людини призводить до глобальної екологічної кризи. Площа антропогенних пустель досягла 8% суші, міста і промислові зони займають більше 2%. Найгостріше стоїть питання з лісами. За аерокосмічними даними щорічно в світі вирубується від 7 до 20 млн га лісу. Тропічні ліси - основний поставник кисню на Землі – вирубані на 50%, ліси помірного поясу – на 40%. Вирубка лісів посилює ерозію грунтів, забруднення атмосфери, порушує глобальні колообіги води, вуглекислого газу і кисню. Більше 50% сірчаного газу в атмосфері Землі має техногенне походження. В десятки разів більше норми вміст важких металів, органічних сполук та нафтопродуктів в середній і нижній течії Міссісіпі і багатьох інших відкритих водойм. В Молдавії та на півдні України постійна багаторічна обробка виноградників препаратами міді призвела до зараження грунтів солями міді.
Для великих промислових міст всього світу характерне забруднення свинцем: грунт і рослини міст мають в своєму складі свинцю в 20 – 30 разів більше, ніж за їх межами. Особливу екологічну небезпеку в цьому відношенні мають автотраси.
У 1972 році Римський клуб надрукував тривожний прогноз розвитку людської цивілізації «Межі росту», зроблений групою фахівців під керівництвом Д.Медоуза. Пізніше Д.Медоуз видав нову книгу «За межами росту», в якій дав аналіз системі «людство – природне середовище» на основі матеріалів 1970 – 1990 років, де також свідчить ся про глобальну екологічну кризу. Але усі ці застереження не мали відповідних дій. Усі соціально-економічні системи людства продовжують базуватися на пріоритеті споживання і тому і тому є ворожими природі. Фінський вчений Г.Ф.фон Райт шлях розвитку цивілізації назвав деструктивним. Протягом другої половини 20-го століття зібралося достатньо прикладів негативної дії на біосферу антропогенних впливів.
Забруднення та їх класифікація
Десь до 13-го століття природа активно переробляла всі надходження речовин у біосферу, тобто відбувалося самоочищення. Продукти життєдіяльності всіх організмів, включаючи і людину, були переважно природного органічного походження і перетворювалися редуцентами на неорганічні сполуки, які включалися в природний коло обіг речовин.
Із зростанням чисельності населення значно збільшувалися його потреби, для задоволення яких людство почало залучати багато нових речовин і нові види енергії, які були не властиві природі, до яких природа не встигала адаптуватися, тобто вони не включалися в природний процес коло обігу. Це призвело до накопичення їх, що стало завдавати значної шкоди екосистемам і людині.
Забруднення – це внесення у природне середовище або виникнення в ньому нових, не характерних хімічних і біологічних речовин, агентів, енергій або внесення в надлишковій кількості будь-яких уже відомих речовин, які чинять шкідливий вплив на природні екосистеми й людину і яких природа не здатна позбутися самоочищенням.. Речовини, які забруднюють природне середовище, називають забрудниками, або полютантами. Об’єктом забруднення завжди є біогеоценоз. Надлишок одних речовин, або наявність нових у природному середовищі призводить до зміни екологічних факторів (змінюється склад атмосфери, води, грунту), що веде до порушення процесів обміну речовин. Все це призводить до порушення процесів життєдіяльності, що в кінцевому підсумку веде до екологічної кризи та екологічної катастрофи.
Екологічна криза– це ситуація, що виникла в природних екосистемах у результаті порушення рівноваги під дією стихійних природних явищ або в результаті антропогенних факторів ( вирубування лісів, зарегулювання рік, забруднення атмосфери, водойм, грунтів, тощо).
Екологічна катастрофа– це зміни необоротного характеру, що відбулися в екосистемах чи в біосфері.
З позиції теорії перешкод Г.В.Сталницький і А.І.Радіонов (2988) пропонують класифікувати забруднення так:
1. Інградієнтне забруднення – сукупність речовин кількісно або якісно чужорідних природним біогеоценозам;
2. Параметричне забруднення – зміна якісних параметрів навколишнього середовища до песимальних значень (забруднення різними видами енергії).
3. Біоценотичне забруднення – полягає в дії на склад і структуру популяцій живих організмів ( забруднення живими організмами).
4. Соціально-деструктивне забруднення, що являє собою зміну ландшафтів і екологічних систем у процесі природокористування, пов’язану з оптимізацією природи в інтересах людини.
Забруднення поділяють на природні, спричинені будь-якими природними катастрофічними чинниками (повені, виверження вулканів, землетруси, селевий потік, тощо) і антропогенні, що виникають внаслідок діяльності людей.
Природне забруднення біосфери
В науковій літературі дискутується питання про вплив глобальних катастроф на розвиток живих організмів у біосфері. Вплив екологічних катастроф на великомасштабні зміни розвитку живої природи на Землі досліджують багато вчених. Ці зміни вони пояснюють внутрішніми змінами самої Землі, зумовленими її властивостями, та зовнішніми – космічними. Земні і космічні зміни тісно пов’язані між собою, і можна розглядати тільки їх спільний вплив.
На біосферу Землі значний вплив має сонячна активність. Змінами сонячної активності можна пояснити різке збільшення чисельності окремих видів і популяцій. Існує думка, що сонячна активність впливає і на деякі геологічні процеси, а також на соціальну активність людського суспільства.
На розвиток життя значний вплив має магнітне поле Землі. Воно захищає життя на планеті від іонізуючого сонячного та космічного випромінювання. Під впливом зменшення напруженості магнітного поля, як показав канадський вчений Я.Крейн, у тканинах організмів виникають необоротні зміни і розвивається безпліддя. Російські вчені В.Красовський та Й.Шкловський пояснюють причини Земних катастроф спалахами наднових зірок. Катастрофічними наслідками супроводжуються падіння на поверхню Землі метеоритів, комет, астероїдів.
Інші катастрофічні події – землетруси, тайфуни, повені, виверження вулканів і т.п. мають локальний екологічний вплив. Вони завдають значної матеріальної шкоди навколишньому природному середовищу, призводять до загибелі багатьох представників рослинного й тваринного світу та до людських жертв, але не впливають на еволюцію біосфери.
Антропогенне забруднення біосфери
Надзвичайно інтенсивне зростання чисельності населення на Землі в 20 столітті призвело до зростання ще більшими темпами потреб людей. Так за 80 років (1900 – 1980) споживання нафти зросло більше ніж в 10000 разів, чавуну – більше ніж в 10 разів, пшениці – в 6,5 рази. Енергетичні потреби тільки США за останні 100 років збільшилися в 70 разів. Упродовж 80 років 20-го століття з надр Землі видобуто корисних копалин більше, ніж за всю попередню історію людства. В результаті господарської діяльності людей в атмосферу щороку викидається понад 22 млрд тон оксиду карбону, понад 150 млн тон сірчистого газу, в ріки скидається понад 160 куб.км забруднених стічних вод, вноситься в грунти 500 млн тон мінеральних добрив і 4 млн тон пестицидів.
Щороку утворюється і нагромаджується значна кількість відходів господарської діяльності людей. З добутих природних мінеральних ресурсів використовується тільки 10%, а решта потрапляє у відходи.
Основними джерелами антропогенного забруднення навколишнього середовища є промисловість, сільське та комунальне господарство.
Серед забруднювальних промислових об’єктів найбільший внесок роблять підприємства енергетичної галузі (ТЕС, ГРЕС, АЕС, котельні), промислові об’єкти металургійної, хімічної, нафтопереробної промисловості. Великими забрудниками довкілля є військово-промисловий комплекс, гірничо-збагачувальна промисловість та автомобільний, повітряний водний та залізничний транспорт.
Енергетика, металургійна промисловість та автотранспорт створюють до 85% усього обсягу забруднень. Металургійна промисловість України зумовлює близько 35% усіх забруднень атмосфери і природних вод.
Близько 85% забрудників повітря викидають над промисловими районами.
За кількістю промислових забруднень на душу населення Україна посідає одно з перших місць у Європі. . Щорічний обсяг шкідливих речовин, які потрапляють на 1 кв.км площі України в 3,2 рази вищий, ніж у країнах Європі і у 6,5 рази, ніж у США. У нас функціонує 1700 шкідливих виробництв, у тому числі 5 АЕС. Близько 1000 хімічних підприємств є особливо небезпечними.
Значну кількість забруднювальних речовин викидає транспорт, особливо автомобільний. До значних забрудників довкілля належить житлово-комунальне господарство.
Антропогенні забруднення за типом походження поділяються на механічні, хімічні, фізичні і біологічні.
До механічних забруднень відносять різні предмети у воді, грунті, а також тверді часточки різного розміру. Найбільшими постачальниками відходів є гірничодобувний і гірничо-збагачувальний комплекси. Відвали в Україні займають площу близько 55 тис га, в яких знаходиться більше 20 млрд.тон промислових відходів, Щорічний обсяг побутового сміття в Україні становить близько 40 млн куб.м. Щороку на кожного жителя припадає побутових відходів у США – понад 700 кг, в Канаді – 380 , у Франції – 360, у Голландії – 190 .
Хімічні забруднення – це різноманітні сторонні штучні хімічні речовини (тверді, рідкі та газоподібні), які утворилися в хімічній, металургійній чи інших галузях господарства.
В світі зареєстровано більше 9 млн видів штучно отриманих хімічних речовин, Близько 300 тисяч хімічних речовин надходять у продаж. Різко зріс синтез органічних речовин (у1950 році вироблялося 7,0 млн тон, у 1985 - близько 250 млн тон). Асортимент штучних органічних речовин перевищує 2 млн назв. Багато з них токсичні для живих організмів, але ГДК розроблені тільки для 4,5 тисяч. Для більшості забруднюючих речовин відсутні методи реєстрації їхньої наявності в природному середовищу.
Найпоширеніші забруднювальні речовини.
Оксид карбону – чадний газ – утворюється при неповному згоранні палива, за концентрації в повітрі понад 4% - спричиняє смерть людини. Токсичність його полягає в тому, що він з’єднується з гемоглобіном крові і еритроцити втрачають здатність транспортувати кисень.
Оксиди нітрогену утворюються внаслідок недосконалої технології спалювання палива та в процесі виплавки металів. Оксиди нітрогену з’єднуються з вологою повітря і створюють азотну кислоту, яка шкідлива для зелених рослин. будівельних матеріалів. При великій кількості у повітрі можуть випадати «кислотні дощі».
Сірчаний та сірчистий ангідрид виділяються під час згорання палива з домішками сірки, переробки сірчаних руд, виплавляння кольорових металів.
Сполуки хлору поширюються в повітрі навколо хімічних заводів, що виробляють хлоридну кислоту, пестициди, суперфосфат, хлорне вапно, соду.
Великої шкоди природному середовищу завдають важкі метали: мідь, нікель,свинець, кадмій, ртуть та інші.
Фізичні забруднення біосфери - це забруднення біосфери різними видами енергії. До них відносяться шумове, вібраційне, теплове, світлове, інфразвукове, електромагнітне та іонізуюче.
Під шумом розуміють усі неприємні та небажані звуки або їх сукупність, які заважають нормально працювати, відпочивати і призводять до різних порушень екосистем. Рівень шумового тиску вимірюється децибелами ( умовні одиниці, які показують наскільки звук вищий за поріг слухового сприйняття) Звичайна розмова ведеться в межах 30 – 60 децибел. Допустима межа сили звуку – 85 децибел, больовий поріг – 140 децибел. Постійний шум силою 70 децибел викликає розлад нервової системи, 90 децибел – порушує слух. Рівень шуму природного навколишнього середовища складає 30 – 60 децибел.
Теплове забруднення є наслідком теплових викидів переважної більшості промислових підприємств, устаткування і машин, що використовують процеси горіння, нагрівання, вибуху, тощо. Значна кількість електроенергії у вигляді теплових втрат розсіюється в навколишньому просторі. Багато теплоти надходить у довкілля від теплотрас, систем охолодження.
Верхня межа витривалості організмів стосовно температурного фактора не перевищує 40 – 45оС. Оптимум становить 15 – 30о. Підвищення температури води в ставках-охолодниках теплових електростанцій до 36о істотно зменшує біопродуктивність і може завдати значної шкоди існуючому біоценозу.
Вібрації – це тремтіння або струс усього тіла чи окремих частин. Тривалі вібрації призводять до втоми і значних порушень багатьох функцій організму. Необхідно розрізняти локальну та загальну вібрацію.
Електромагнітні полястворюють деякі види техніки. Вони можуть перевищувати середній природний фон у сотні разів і більше. Головним джерелом електромагнітного випромінювання є радіотелевізійні та радіолокаційні станції, засоби радіозв’язку, високовольтні лінії електропередачі, а також лінії електротранспорту. Рівень електромагнітних випромінювань може бути досить високий. Мірою забруднення електромагнітними полями є напруженість поля, одиницею якої є вольт на метр (в/м). Ці поля негативно впливають на нервову систему (неврози, безсоння, імпотенція та інше).
Іонізуюче випромінювання за силою та глибиною впливу на організм вважається найсильнішим. Різні організми мають різну чутливість до дії радіоактивного опромінення, навіть різні клітини одного організму мають різну чутливість.
Розрізняють природну та штучну радіацію. Природними є випромінювання сонця, космічне випромінювання, а також випромінювання внаслідок радіоактивного розпаду природних радіонуклідів в надрах землі.. Всі види флори та фауни Землі протягом мільйонів років виникали та розвивалися під постійним впливом природного радіоактивного фону й пристосувалися до нього.
Нині головними джерелами радіоактивних забруднень біосфери є радіоактивні аерозолі, які потрапляють в атмосферу під час випробувань ядерної зброї, аварій на АЕС та радіоактивних виробництвах, а також радіонукліди, що виділяються з радіоактивних відходів, заборонених на суші і в морі.
Важко переоцінити трагічні наслідки аварії на Чорнобильській АЕС, що стало фатальним фактором загрози генетичному здоров’ю нації. Із загального радіоактивного викиду в Україну потрапило 25%, Білорусь – 70%, Росію та інші країни – 5%.. В Україні від наслідків аварії постраждало 2,5 млн людей.
Біологічний ефект радіації зумовлений взаємодією енергії з живою речовиною, наслідком чого може бути канцерогенез. В процесі радіоактивного розпаду утворюються також вільні радикали, які можуть змінювати структуру клітин і тканин організму настільки, що відновлення їх стає неможливим. Зміну генетичного коду клітин організму називають мутацією, що приводить до різного роду порушень розвитку, в тому числі і до раку.
Серед хімічних забрудників окреме місце займають пестициди.Пестициди (гербіциди, інсектициди, фунгіциди) – хімічні речовини, що використовуються для знищення бур’янів, грибків, бактерій, різноманітних комах та тварин. Більшість їх – це синтетичні препарати, що мають токсичні властивості, Головна їхня властивість знищення різних форм життя, тому всі пестициди – небезпечні.
В процесі виробництва, транспортування, зберігання, застосування та утилізації пестицидів має місце забруднення довкілля. Призначені для застосування на сільськогосподарських угіддях, вони попадають у всі геосфери Землі, забруднюючи повітря, воду і грунт. Вище допустимої норми забруднено 65% сільськогосподарських угідь Західної Європи.
В Україні на сьогодні накопичилося близько 11 тис.тон застарілих невикористаних пестицидів, проблема утилізації яких не вирішена. Близько 25 млн сільськогосподарських робітників щороку отруюються пестицидами.
Деякі пестициди в грунті під дією сонячних променів трансформуються, утворюючи нові більш токсичні хімічні речовини.
Безпосередній вплив пестицидів на людину полягає в ураженні та зміні функцій печінки, захворюваннях центральної нервової та серцево-судинної систем, Вони негативно впливають на репродуктивну функцію людини. Значна стійкість пестицидів у природному середовищі призводить до значного накопичення їх як в екотопі так і в живих організмах.
Біологічне забруднення – це забруднення живими організмами, коли в природних та антропогенних екосистемах з’являються не властиві їм організми, або значно збільшується чисельність якогось із існуючих видів чи популяцій живих організмів. Це можуть бути тварини або мікроорганізми. Особливим випадком такого забруднення є мікробіологічне, пов’язане з розвитком у навколишньому середовищі паразитичної мікрофлори. Треба мати на увазі можливість використання мікроорганізмів як біологічної зброї.