Загрязнение окружающей среды выступает фактором. Загрязнение окружающей природной среды

Наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение, с которым связаны так или иначе основные острейшие экологические ситуации. Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких, газообразных веществ, микроорганизмов, энергии (в виде звуковых волн, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и других форм жизни.

Загрязнитель – это вещество, физический фактор, биологический вид, находящиеся в окружающей среде в количестве, выходящем за пределы их естественного содержания в природе. Иными словами загрязнитель – это все то, что не в том месте, не в то время, не в том количестве присутствует в окружающей среде.

Любое вещество или фактор может стать загрязнителем при определенных обстоятельствах. Например, катионы натрия необходимы организму для поддержания электролитического равновесия, проведения нервных импульсов, активизации пищеварительных ферментов. Однако в больших количествах соли натрия ядовиты; так, 250 г поваренной соли является летальной дозой для человека.

Последствиями загрязнений любого типа могут стать:

– нарушение систем жизнеобеспечения на локальном, региональном, глобальном уровнях: изменение климата, снижение естественной скорости круговорота веществ и энергии, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека и других живых существ;

– вред для здоровья человека: распространение инфекционных заболеваний, раздражение и болезни дыхательных путей, изменения на генетическом уровне, изменение репродуктивной функции, раковые перерождения клеток;

– нанесение ущерба растительности и животному миру; снижение продуктивности лесов и продовольственных культур, вредное воздействие на животных, что приводит к их вымиранию;

– нанесение ущерба имуществу: коррозия металлов, химическое и физическое разрушение материалов, зданий, памятников;

– неприятное и эстетически неприемлемое воздействие: неприятный запах и вкус, уменьшение видимости в атмосфере, загрязнение одежды.

Загрязнение природной среды можно контролировать на входе и выходе. Контроль на входе препятствует проникновению потенциального загрязнителя в окружающую среду или резко сокращает его поступление. Например, примеси серы могут быть удалены из угля до его сжигания, что предотвратит или резко снизит появление в атмосфере диоксида серы, вредного для растений и дыхательной системы. Контроль на выходе направлен на ликвидацию отходов, уже попавших в окружающую среду.

Классификация загрязнителей

Различают природные и антропогенные источники загрязнения. Природное загрязнение связано с деятельностью вулканов, лесными пожарами, селевыми потоками, выходом полиметаллических руд на поверхность земли; выделением газов из недр земли, деятельностью микроорганизмов, растений, животных. Антропогенное загрязнение связано с хозяйственной деятельностью человека.

Классификация антропогенных (техногенных) воздействий , обусловленных загрязнением среды, включает основные категории:

1.Материально-энергетические характеристики воздействий : механические, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, акустические), химические, биологические факторы и агенты, их различные сочетания. В большинстве случаев в качестве таких агентов выступают эмиссии (т.е. испускания – выбросы, стоки, излучения и т.п.) различных технических источников.

2.Количественные характеристики воздействия : сила и степень опасности (интенсивность факторов и эффектов, массы, концентрации, характеристики типа «доза – эффект», токсичность, допустимость по экологическим и санитарно-гигиеническим нормам); пространственные масштабы, распространенность (локальные, региональные, глобальные).

3.Временные параметры воздействий по характеру эффектов : кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженным или скрытными следовыми эффектами, обратимые и необратимые, актуальные и потенциальные, пороговость эффектов.

4.Категории эффектов воздействия: различные живые реципиенты (способные воспринимать и реагировать) – люди, животные, растения, а также компоненты окружающей среды, к которым относятся: среда поселений и помещений, природные ландшафты, почва, водные объекты, атмосфера, околоземное пространство; сооружения.

В пределах каждой из этих категорий возможно определенное ранжирование экологической значимости факторов, характеристик и объектов. В целом по природе и масштабам актуальных воздействий наиболее существенны химические загрязнения, а самая большая потенциальная угроза связана с радиацией. В последнее время особую опасность представляет не только рост загрязнений, но и их суммарное влияние, часто превышающее по конечному эффекту простое суммирование воздействий, имеющее «пиковый» эффект – синергизм . Что касается объектов воздействия, то на первом месте стоит человек.

Источниками антропогенного загрязнения окружающей среды являются предприятия промышленности, энергетики, сельского хозяйства, строительства, транспорта, производства и потребления продуктов питания, использования предметов быта.

Источниками техногенных эмиссий могут быть организованные и неорганизованные, стационарные и подвижные . Организованные источники оборудованы специальными устройствами для направленного вывода эмиссий (труба, вентиляционные шахты, сбросные каналы), эмиссии от неорганизованных источников произвольны. Источники различаются также по геометрическим характеристикам (точечные, линейные, площадные) и по режиму работы – непрерывному, периодическому, залповому.

Источниками химического и теплового загрязнения являются термохимические процессы в энергетике – сжигание топлива и связанные с ним термические и химические процессы. Попутные реакции связаны с содержанием в топливе различных примесей, с окислением азота воздуха и со вторичными реакциями уже в окружающей среде.

Все эти реакции сопровождают работу тепловых станций, промышленных печей, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и реактивных двигателей, процессы металлургии, обжига минерального сырья. Наибольший вклад в энергетически зависимое загрязнение среды вносит энергетика и транспорт. В среднем в топливной теплоэнергетике на 1 т условного топлива выбрасывается около 150 кг загрязнителей.

Рассмотрим баланс веществ «среднего» легкового автомобиля при расходе горючего 8 л (6 кг) на 100 км. При оптимальной работе двигателя сжигание 1 кг бензина сопровождается потреблением 13,5 кг воздуха и выбросом 14,5 кг отработанных веществ. В выбросах регистрируются до 200 соединений. Общая масса загрязнений – в среднем около 270 г на 1 кг сжигаемого бензина в пересчете на весь объем горючего, потребляемого легковыми автомобилями мира, составит около 340 млн т; для всего автомобильного транспорта – до 400 млн т.

По масштабам загрязнения могут быть местными , локальными, характеризующимся повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленное предприятие); региональными , когда под воздействие попадают большие пространства (бассейн реки, государство); глобальным , когда загрязнение обнаруживается в любой точке планеты (загрязнение биосферы) и космическим (мусор, отработанные ступени космических аппаратов).

Как правило, многие антропогенные загрязнители ничем не отличаются от природных, исключение составляют ксенобиотики, чужеродные для природы вещества. Это произведенные химической промышленностью искусственные и синтетические соединения: полимеры, поверхностно-активные вещества. В природе отсутствуют агенты для их разложения, усвоения, поэтому они накапливаются в окружающей среде.

Различают первичное и вторичное загрязнение . При первичном загрязнении вредные вещества образуются непосредственно в ходе природных или антропогенных процессов. При вторичном загрязнении вредные вещества синтезируются в окружающей среде из первичных; образование вторичных загрязнителей зачастую катализируется солнечным светом (фотохимический процесс). Как правило, вторичные загрязнители токсичнее первичных (из хлора и оксида углерода образуется фосген).

Все виды загрязнения среды можно объединить в группы: химическое, физическое, физико-химическое, биологическое, механическое, информационное и комплексное.

Химическое загрязнение связано с поступлением в окружающую среду химических веществ. Физическое загрязнение связано с изменением физических параметров среды: температуры (тепловое загрязнение), волновых параметров (световое; шумовое, электромагнитное); радиационных параметров (радиационное и радиоактивное). Формой физико-химического загрязнения является аэрозольное (смог, дым).

Биологическое загрязнение связано с внесением в среду и размножением нежелательных для человека организмов, с проникновением или интродукцией в природные системы новых видов, что вызывает негативные изменения в биоценозах. Засорение среды материалами, оказывающими неблагоприятное механическое воздействие без физико-химических последствий (мусор) называется механическим загрязнением . Комплексное загрязнение среды – тепловое и информационное, обусловлено совместным действием различных видов загрязнения.

Некоторые загрязнители приобретают ядовитые свойства после попадания в организм в процессе происходящих там химических превращений. Одно и то же вещество или фактор может вызывать множественное действие на организм.

Результат действия загрязнителей на организм человека проявляется различно. Яды действуют на печень, почки, системы кроветворения, крови, органов дыхания. Канцерогенный и мутагенный эффекты – в результате изменения информационных свойств половых и соматических клеток, фиброгенный – появления доброкачественных опухолей (фибром); тератогенный – уродства у родившихся; аллергенный – вызывающие аллергические реакции: поражение кожных покровов (экземы), дыхательных путей (астмы); нейро- и психотропный эффект связан с воздействием токсиканта на центральную нервную систему организма человека.

По механизму действия загрязнителя на организм различают:

– вещества раздражающего действия, которые изменяют рН слизистой оболочки или раздражают нервные окончания;

– вещества или факторы, изменяющие соотношение окислительных и восстановительных реакций в организме;

– вещества, необратимо связывающиеся с органическими или неорганическими соединения, из которых состоят ткани;

– жирорастворимые вещества, нарушающие функции биологических мембран;

– вещества, замещающие химические элементы или соединения в клетке;

–факторы, влияющие на электромагнитные и механические колебательные процессы в организме.

Источники загрязнения окружающей среды можно разделить на две категории: естественные и искусственные. Загрязнением признается попадание в среду любого несвойственного ей элемента. Историю возникновения Земли и изменений, происходящих на ней, также можно отнести на счет загрязнений. Загрязнение – это внешнее воздействие. На него среда реагирует и изменяется. То есть загрязнения вызывают изменения. Однажды таким изменением стало появление жизни на Земле. Интересно, каким загрязнением оно было вызвано?

Принято считать, что для окружающей среды природные источники загрязнения – это продукты жизнедеятельности организмов, извержение вулканов, лесные пожары, песчаные бури и так далее. Так ли это? Можно ли считать загрязнением системы то, что сама система и производит? Или загрязнение может быть лишь тогда, когда в систему попадает для нее непривычный и незнакомый элемент? Да в результате этих природных явлений возникает избыток или недостаток каких-либо веществ. Например, продуктов горения после пожаров, серы, пепла и избыточного тепла после извержения вулканов, воды – после избыточных осадков или наводнений и так далее. И внешне это все вполне можно принять за загрязнение. Во всяком случае, по внешним признакам. Но все эти явления, во-первых, результат деятельности планеты или ее биосферы. И во-вторых, в процессе этой «деятельности» никаких новых, ранее на планете неведомых элементов и веществ не производится. А загрязнить может только «чужеродный».

Его называют агент. Он не входит в систему и ее внутреннюю структуру, и потому является для нее несвойственным. Таким для Земли является солнечное излучение. Некоторые его спектры, как ультрафиолетовый, до сих пор является губительным для биосферы. Она выработала целую систему защиты от него, уменьшения проникновения и влияния этих лучей.

Земля с начала своего существования всегда подвергалась воздействию различных космических процессов и объектов. И от многих из них она нашла защиту. Но «атаки» не прекратились и это вполне естественно. Проникающие через защитный слой атмосферы метеориты, а такими должны быть изначально довольно крупные космические объекты, вызывают не только видимые разрушения. Они несут на Землю внеземные вещества. Можно ли считать это загрязнением? Конечно, да. Трудно оценить степень такого загрязнения и последствия, которые они могут вызвать. Только разрушения видны сразу же после падения метеорита, что происходит на атомарном уровне, может стать известно лишь по прошествии значительного промежутка времени. Неслучайно сторонников теории внеземного происхождения жизни, то есть привнесения ее из космоса, в том числе на метеоритах или других, упавших на Землю космических объектах, очень много.

А усиление воздействия на Землю солнечного излучения происходит с каждым днем, и мы являемся его свидетелями. Атмосфера за последнее время претерпела таких изменений, что уже не может, как раньше выполнять свои защитные функции. Речь идет о потеплении климата планеты, вызванные появлением «озоновых дыр» и «парниковым эффектом». Количество ультрафиолетового излучения, в результате уменьшения количества озона в атмосфере, больше проникает в области планеты заселенные живыми организмами. Это вид светового спектра несет в себе наибольшее количество энергии и губительно для некоторых видов микроорганизмом. «Парниковый эффект» связан с увеличением количества другого светового спектра – инфракрасного. Это тепловое излучение, происходящее от объектов на поверхности Земли. Оно возвращается в атмосферу и задерживается ею. Если бы тепло не задерживалось в нижних слоях атмосферы, то неминуемы были бы резкие перепады температуры, при которых существование живых организмов невозможно.

Определение биосферы говорит о том, что живые организмы воздействуют на окружающую среду и преобразовывают ее. Они выделяют продукты жизнедеятельности, что, наверное, и можно принять за засорение. Однако биосистема построена таким образом, что если бы этого «загрязнения» не было, то и не существовало и самой системы. Да и продукты, вырабатываемые живыми организмами, – это агенты внутри системы и свойственны ей. Любой вид природного или внутреннего загрязнения, является неотъемлемым и обязательным элементом существования биосферы как целостной, единой и саморегулирующейся системы.

Полезным внутреннее «загрязнение» было до тех пор, пока в процесс не стал активно вмешиваться еще один компонент и живой организм биосферы – человек. Он изобрел новый способ загрязнения и новые элементы загрязнения, ранее природе неизвестные. То есть теперь определение биосферы зазвучало полноценно. Воздействие, изменение и преобразование стало полноценным и ощутимым. В процессе своей жизнедеятельности, а точнее, для обеспечения своей жизни, человек стал создавать такие формы и способы такого обеспечения, результатом которых стало не только увеличение объемов и концентраций, известных природе элементов, но и создание новых, искусственных, а значит, неизвестных, названных ксенобиотиками. Форму человеческого воздействия на биосферу назвали антропогенными, а вид загрязнения – искусственным, то есть появившийся не в результате природных явлений или процессов.

Виды искусственного загрязнения

Для того чтобы жить человек должен работать, то есть заниматься определенными видами деятельности. Во-первых, это обеспечение водой для употребления в пищу и производственных нужд. Во-вторых, удовлетворять требованиям в продуктах питания. Остальные виды деятельности направлены на решение бытовых потребностей в жилье и одежде. Для этих целей добываются и перерабатываются природные ресурсы и полезные ископаемые, осуществляются перевозки и транспортировка, вырабатывается дополнительная энергия. В борьбе за жизнь или улучшение ее качества, человек расширяет пространство для своего существования, для чего ведет военные действия, занимается наукой, осваивает космос и так далее. Все эти виды деятельности и есть основные источники загрязнения окружающей среды, потому что приводят к производству отходов, промышленных и бытовых.

Источники загрязнения окружающей среды, как правило, соответствуют отраслям производства. Наибольшую опасность для природы представляет добыча нефти и газа, металлургия и химическая промышленность, транспорт, сельское хозяйство, энергетика.

Отходы образуются не только в конце производственного цикла или после полной переработки произведенной продукции. Они вырабатываются и в ходе технологического процесса. Отходы и сами являются источником загрязнения, в результате накопления, неправильного хранения, отсутствия переработки и утилизации и так далее. Все виды загрязнения окружающей среды можно разделить на три основных. Физическое, химическое и биологическое загрязнение. К физическому относится пыль, зола и другие продукты горения, радиация, электромагнитные поля, шум и так далее. К химическому – вещества и соединения, такие как тяжелые металлы, соли, кислоты, щелочи, аэрозоли и тому подобное. Биологическое – это загрязнение бактериологическими или микробиологическими материалами.

Каждый источник, своими отходами загрязняет одновременно несколько видов природной среды. То есть его загрязнение носит комплексный характер. Например, любое промышленное производство для своих нужд потребляет воду, которая, выполнив свои функции, сбрасывается обратно в водоем. При этом, проходя стадии технологического процесса, «обогащается» веществами и элементами, участвующими в производстве. Возвращаясь обратно, она смешивается с водами реки или озера и «делится» этими веществами. В итоге загрязнению подвергается как сама вода, так и все организмы, участвующие в пищевой цепи этого биоценоза.

Производство обычно является потребителем энергии. Для этих нужд употребляются различные виды топлива – торф, уголь, мазут или газ. Сгорая, эти вещества передают энергию производственным узлам и механизмам, приводя их в движение, а продукты, освобожденные в результате горения, попадают в атмосферу. Отработанные газы, зола, взвешенные частицы и так далее с воздухом попадают в дыхательную систему живых существ. Кроме того, со временем, эти вещества с осадками выпадают на почву и воду. И опять движутся по пищевой цепи. Продукция, произведенная предприятиями, поступает в распоряжение потребителей, после чего образуются отходы. Кроме того, продукция сама по себе может выпасть их потребительского оборота и в готовом виде попасть в отходы. Как продукция, так и ее отходы содержат вещества, несвойственные для природы либо по качественному составу или по количественной концентрации. Отходы, даже после утилизации, общемировой процент которой весьма незначительный, скапливаются на полигонах и свалках. Там они не перерабатываются, а гниют и горят. Продукты гниение и горения, а это и есть загрязняющие вещества, попадают в почву, воду и воздух уже описанными способами и начинают свой кругооборот.

Виды источников и их особенности

Некоторые отрасли хозяйства имеют свою специфику. Например, сельское хозяйство, нефтяная и химическая промышленность, военный комплекс и энергетика.

Специфика сельского хозяйства заключается в том, что для интенсификации производства и повышения урожайности культур, в почву вносится большое количество пестицидов и минеральных удобрений. Исследования показали, что продуктивно используется до 10% внесенных веществ. То есть именно такое незначительное количество усваивается растениями и воздействует на вредителей. Минеральные удобрения, ядохимикаты, средства защиты растений, пестициды – это вещества с повышенным содержанием азота и фосфора. Где бы эти вещества ни находились, в местах хранения, на полях или свалках, содержащиеся в них вещества различными способами попадают в окружающую среду. В основном это происходит в период паводков, ливневых дождей, таяния снегов или раздуваются ветром. В полном смысле слова азот и фосфор загрязнителями назвать нельзя, потому что они почти полностью могут быть потреблены растениями. Отрицательное воздействие на природную среду в этом случае имеет слишком бурный рост зеленой массы. Заполнение ею практически всего объема биома и выдавить остальной живой мир. В таких местах животный мир гибнет или его покидает, растения существенно сокращают свое видовое разнообразие, водные ресурсы постепенно исчезают, уступая место органическим отложениям.

Химическая промышленность. Ее основное своеобразие — это синтезирование элементов, веществ и соединений неизвестных природе. Это значит, что не существует организма, способного переработать такое вещество в «пригодное» для включения в трофическую цепь. Ксенобиотики, не разлагаясь и не перерабатываясь, накапливаются в различных природных средах и организмах животных. Вызывают различные виды заболеваний, плоть до изменений в генной структуре.

Нефтяная промышленность, в состав которой необходимо включить все ее этапы от добычи до переработки. Эта промышленность наносит окружающей среде двойной загрязняющий «удар». Во-первых, сама нефть является по своим физическим и химическим свойствам, веществом близким к отравляющим. Во-вторых, процесс ее добычи, транспортировки и переработки чрезвычайно опасен для природы. Например, при проведении работ по разведке месторождений и добыче углеводородов, вырубаются леса, разрушаются почвы. На этом этапе работ, а также при транспортировке часты разливы нефти и нефтепродуктов. Тут вступает в действие вредные для природы качества самой нефти. Переработка углеводородов процесс, связанный с применением и производством огнеопасных, ядовитых подобного рода веществ, которые сами по себе и используясь в других отраслях производства, выделяют химические вещества, негативно влияющие на атмосферный воздух, почвы и водные ресурсы.

Энергетика. Основными источниками, влияющими на окружающую среду, этой отрасли человеческой деятельности являются: вода с повышенной температурой, сбрасываемые после использования для охлаждения технологического оборудования станций и гидротехнические сооружения, регулирующие речные потоки. В этих случаях в природу не попадают какие-то конкретные химические вещества, но теплая вода и зарегулированный проток имеют такой, что вызывают глубинные изменения экосистем регионов, вплоть до их уничтожения.

. Его особенностью является то, что при наличии практически всех видов производства, в том числе оружия массового уничтожения, химического, бактериологического и ядерного, он закрыт для внешних проверок. Кроме того, в ряде стран, обладающих мощным военным потенциалом, содержание этого комплекса недостаточно, для проведения достаточных мероприятий по защите окружающей среды, модернизации очистного и контрольного оборудования, а также по утилизации опасных веществ и их хранению.

Транспорт и, прежде всего автомобильный . С изобретением двигателя внутреннего сгорания и стремлением человека жить в городах, природа населенных пунктов изменилась кардинально. В первую очередь это касается воздуха. В некоторых крупных городах на долю автомобильного транспорта приходится до 90% выбросов всех загрязняющих веществ. Урбанизация и укрупнение городов только способствует ухудшению ситуации. В отработанных машинных газах содержится более 280 видов различных вредных веществ. Основными, из которых, являются: бензапирен, оксиды азота и углерода, свинец, ртуть, сера, сажа и углеводороды. Кроме того, транспортные предприятия, автомастерские и частные автомашины – это еще и тысячи тонн различных резинотехнических изделий, отработанных масел и смазочных материалов, металлолома, стекла, загрязненной воды после мойки транспорта и площадок его ремонта и хранения. Все это стекает в воду, попадает в почву и воздух. Двигатели большинства автомобилей используют топливо с повышенным содержанием свинца. Выхлопные газы дизельных двигателей значительно токсичнее, чем бензиновых.

. И первые, и вторые представляют собой концентрированное скопление всех возможных загрязняющих веществ. В коммунальные стоки все больше попадает поверхностно активных добавок, входящих в состав стиральных порошков и моющих средств. А отличительным качеством свалок является то, что абсолютно большая их часть несанкционированная и образовывается хаотично. Это не дает возможности контролировать состав веществ, содержащихся в отходах, а значит степень и опасность их влияния на окружающий мир и здоровье человека.

Для окружающей среды источники и виды загрязнения можно перечислять до бесконечности. Называть типы производства, формулы химических соединений и их количества, последствия, которые они вызывают у живых организмов и вред, приносящий здоровью человека. Можно также перечислять законодательные акты, контролирующие органы, принимаемые мероприятия и проводимые конференции. Да кто этого не слышал, не знает или не понимает? Почему же тогда мы оставляем мусор после отдыха в лесу, или зашвыриваем пластиковую бутылку подальше в реку или выливает отработанное масло в близлежащий овраг? И так далее. Главным, первым и основным источником загрязнения окружающей среды является не промышленное предприятие, а мы с вами и каждый из нас. И тут не надо умничать, а просто попробовать хоть раз сделать как надо.

Видео — Жизнь после людей

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ – привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.

Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду.

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов.

Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В 19 в., когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера.

В середине 20 в. некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека.

Хотя химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений (рис. 1), для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений (рис. 2). Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества.

В зависимости от особенностей циклов массообмена загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную территорию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов – глобальные, региональные и локальные

Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы.

В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992) (). Главное в Протоколе – количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО 2 , в атмосферу в 2008–2012. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы – 100% от уровня 1990. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии – 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола .

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров.

В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно поживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе.

Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зарастание водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей.

В качестве примера, показывающего изменения структуры биологического круговорота в результате деятельности человека, можно рассмотреть данные для лесной зоны европейской части России (таблица). В доисторические времена вся эта территория была покрыта лесами, сейчас их площадь уменьшилась почти вдвое. Их место заняли поля, луга, пастбища, а также города, поселки, транспортные магистрали. Уменьшение общей массы некоторых элементов за счет общего уменьшения массы зеленых растений компенсируется внесением удобрений, которое вовлекает в биологическую миграцию значительно больше азота, фосфора и калия, чем естественная растительность. Вырубка леса и распашка почв способствуют усилению водной миграции. Таким образом, существенно увеличивается содержание соединений некоторых элементов (азота, калия, кальция) в природных водах.

Таблица: МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

Таблица 3. МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ (млн. т в год) в доисторический период (на сером фоне) и в настоящее время (на белом фоне)
	Азот		Фосфор		Калий		Кальций		Сера
Атмосферные осадки	0,9	0,9	0,03	0,03	1,1	1,1	1,5	1,5	2,6	2,6
Биологический круговорот	21,1	20,6	2,9	2,4	5,5	9,9	9,2	8,1	1,5	1,5
Поступления с удобрениями	0	0,6	0	0,18	0	0,45	0	12,0	0	0,3
Вывоз урожая, рубка леса		11,3	0	1,1	0	4,5	0	5,3	0	0,6
Водный сток	0,8	1,21	0,17	0,17	2,0	6,1	7,3	16,6	5,4	4,6

Загрязнителями воды являются и органические отходы. На их окисление расходуется дополнительное количество кислорода. При слишком низком содержании кислорода нормальная жизнь большинства водных организмов становится невозможной. Аэробные бактерии, которым необходим кислород, также погибают, вместо них развиваются бактерии, использующие для своей жизнедеятельности соединения серы. Признаком появления таких бактерий является запах сероводорода – одного из продуктов их жизнедеятельности.

Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свиней и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца, олова, меди, молибдена, хрома, никеля и кобальта (рис. 3).

Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде.

Помимо накопления в почве токсичных и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов.

Основными мерами борьбы с загрязнением атмосферы являются: строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы газоочистки и пылеулавливания. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций.

Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О 3 . В 1974 установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются.

Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров.

Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры – не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.

Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. Если потери вещества, хотя бы теоретически, все же можно предотвратить, то экологические проблемы энергетики все равно останутся. Теплового загрязнения нельзя избежать в принципе, а так называемые экологически чистые источники энергии, например ветряные электростанции, все равно наносят ущерб окружающей среде.

Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.

Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.

Елена Савинкина

Загрязнением считается любое нежелательное антропогенное изменение экологической системы. Загрязнение может быть механическим, химическим, осмофорным, биологическим, физическим, биоценотическим, ланд­шафтным.

Механическое загрязнение – осуществляется относительно инертными в физико-химическом отношении отходами человеческой деятельности: полимерными материалами в виде разного рода упаковок и тары, отработанными автопокрышками, строительным и бытовым мусором, твердыми отходами промышленного производ­ства, аэрозолями и т. д.

Воздух может загрязняться аэрозолями (пылями) де­зинтеграции, конденсации и вторичными взвешенными веществами, образующимися в процессах сжигания жидких и газообразных топлив, а также при протекании газофазных и фотохимических реакций в атмосфере. Время жизни частиц аэрозолей в воздухе и степень их воздей­ствия на человека зависят от многих факторов и прежде всего от размера частиц.

В настоящее время в земной атмосфере содержится более 20 млн т аэрозолей, которые по одной из классификаций условно можно разделить на три группы:

Пыли, представляющие собой твердые частицы, диспергированные в воздухе и образующиеся в процессах дезинтеграции;

Дымы – сконденсированные высокодисперсные частицы твердых веществ, возникающие при горении, испарении расплавов, растворов, проведении химических реакций и др.;

Туманы – скопление жидких частиц в газообразной среде.

Размер частиц аэрозолей в воздухе колеблется в пределах от 0,01 до 100 мкм. Крупные частицы с размером более 10 мкм быстро осаждаются из атмосферного воздуха, а мелкие, с размером частиц 0,01-0,1 мкм, как правило, выносятся в более высокие слои атмосферы и вымываются из нее с осадками.

Степень воздействия аэрозолей на организм человека зависит от количества (дозы) попавшей в него пыли и определяется ее проникающей способностью (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Проникающая способность аэрозолей в организм человека

Засорение среды является одной из форм механиче­ского загрязнения, оно существенно ухудшает эстетические и рекреационные качества среды. К данному виду загрязнения относится и засорение околокосмического пространства. По современным данным, в ближнем ко­смосе уже находится более 3 000 т космического мусора.

Проблема механического загрязнения окружающей среды, и в первую очередь отходами, крайне остро стоит перед всем мировым сообществом. Жизнедеятельность городов и сельскохозяйственных поселений порождает груды мусора, жидких стоков, аэрозолей, которые буквально превратили все структурные уровни биосферы в колоссальную свалку. Ежегодно в мире образуется до 1,0-1,5 млрд. т вредных производственных и 400-450 млн т коммунальных отходов (КО). На каждого жителя Земли приходится в среднем за год 0,12 т отходов потребления, 1,2 т всех продуктов производства, т. е. «отложенных» отходов, и около 14 т отходов переработки сырья.

Если до 7% промышленных отходов в развитых странах поступает на вторичное использование, то коммунальные отходы и их переработка представляют в настоящее время трудноразрешимую проблему. Ежегодный мировой прирост КО составляет порядка 3%, а в некоторых странах он достигает 10%.

Мировой опыт показывает, что для захоронения 1 т КО требуется поря­дка 3 м 2 площади, поэтому свалки занимают во всем мире сотни тысяч гектаров земель, практически выведенных из сельскохозяйственного оборота. Известно, что для захоронения КО ежегодно требуются все бóльшие площади земель, например, для городов с населением до 350 тыс. человек при высоте складирования отходов 10 м необходимо 5 га; 350-700 тыс. – 10 га; 700 тыс.-1 млн – 13,5 га; для городов с населением более 1,1 млн жителей необходимо более 18 га земель.

Химическое загрязнение формируется в результате измене­ния естественных химических свойств окружающей среды при поступле­нии не свойственных ей реакционноспособных химических веществ или же в концентрациях, превышающих фоновые. Наиболее массовыми химическими загрязнителями являются оксиды углерода, серы и азота, углеводороды, соли кислот и щелочей, соединения серы, фтора, фосфора, фе­нолы и др.

Химические загрязнители по характеру своего воздействия на здоровье людей подразделяются на следующие группы: токсические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию. В настоящее время известно более 3 млн химических соединений, ежегодно синтезируется более 100 000 новых веществ, в результате этого че­ловечество находится под угрозой воздействия 40-50 тыс. химических соединений разных классов, не свойственных естественным условиям окружа­ющей среды.

Интересно, что и сами люди являются источниками выделения в воздух более 20 загрязняющих веществ – антропотоксинов (углекислого газа, аммиака, кетонов, сероводорода и др.). В небольших, плохо вентилируемых помещениях (школьных классах, аудиториях, кабинетах и др.), при большом скоплении людей содержание антропотоксинов может достигать уровней, допустимых лишь для производственных зданий. Вероятность образования высоких концентраций загрязняющих веществ в воздухе помещений привела к появлению понятия «синдром больных зданий».

Близким по природе к химическому является осмофорное загрязнение . Оно осуществляется пахучими веществами (одорантами) в таких низких концентрациях, которые не могут оказывать химического резорбтивного воздействия на человека, но могут вызывать рефлекторные реакции организма.

При больших концентрациях одорантов их необходимо рассматривать как химические загрязнители. Реакция организма на осмофорное загрязнение проявляется в ощущении запаха, изменении биоэлектрической активности мозга, световой чувствительности и т. д. Запах – наиболее воспринимаемая форма загрязнения окружающей среды, обнаруживаемая нами при помощи обоняния. Около 50% всех жалоб населения на загрязнение воздуха связано с ощущением неприятных или тяжелых запахов.

Первичной реакцией человека на неприятный запах является ощущение неудобства, беспокойства; вторичные эффекты, связанные с воздействием высоких концентраций одоранта, проявляются в виде рвоты, нарушения сна, учащения пульса, повышения артериального давления, болезненных ощущений со стороны основных органов. Кроме того, влияние неприятных запахов может выражаться в головной боли, состоянии усталости, повышенной сонливости или, наоборот, возбуждении, слюнотечении и пр.

Поэтому понятие «неприятный запах» приобретает определенный санитарно-гигиенический смысл. Около 20% химических веществ обладает неприятным запахом, а количество веществ, распознаваемых по запаху, близко к 100 тысячам.

Биологическое загрязнение осуществляется нехарактерными для данной экосистемы живыми организмами и/или продуктами их жизнедеятельности, которые ухудшают условия существования естественных биотических сообществ или негативно влияют на здоровье человека и результаты его хозяйственной деятельности.

В настоящее время в связи с массовой урбанизацией, значительным увеличением плотности населения в городах, интенсивным развитием фармацевтической, пищевой и особенно микробиологической промышленнос­ти все большую роль в загрязнении биосферы играют биологически активные вещества. Основными факторами неблагоприятного воздействия на окружающую среду являются живые и мертвые клетки микроорганизмов (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, грибы, простейшие) и продукты их метаболизма. Отрицательное действие их заключается в возникновении и развитии различных аллергических реакций и инфекционных заболева­ний. Чаще всего возникают такие заболевания, как аспергиллезы, кандидозы и микозы. Они наиболее опасны для лиц с пониженной сопротивляемос­тью организма.

Одним из ярких примеров заболеваний, которые могут возникать в «больных зданиях», является так называемая «болезнь легионеров». Впервые она была описана в 1976 г. в Филадельфии, когда после очередного конгресса организации «Американский легион» из 4 400 его участников 221человек заболел неизвестной гриппоподобной болезнью, причем 34 из них умерли. Это новое заболевание и получило название «болезни легионеров». Она характеризуется развитием пневмонии, интоксикацией, лихорадкой, а также поражением центральной нервной системы (ЦНС), желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и почек. Возбудителями болезни являются микроорганизмы – легионеллы, которые сохраняют жизнеспособность при тем­пературе от +4 до +65 °С. С воздухом или загрязненной водой легионеллы попадают в системы кондиционирования воздуха, где и находят благоприятную среду для своего размножения и распространения. Воздух от си­стем кондиционирования, зараженный легионеллами, по­ступает в помещения и приводит к массовым заболеваниям находящихся там людей.

Источниками биологического загрязнения также мо­гут быть сооружения биохимической очистки сточных вод предприятий и городов, больни­цы, поликлиники, свалки коммунальных и промышленных отходов, свиноводче­ские хозяйства, фермы крупного рогатого скота, птицефабрики и т. д.

Адсорбированные на частичках аэрозолей микроорганизмы могут распространяться на большие расстояния. Исследования показывают, что жизнеспособные клетки микроорганизмов в ряде случаев поднимаются на высоту 3 000 м. Известны случаи биологического загрязнения окружающей среды, приведшие к массовым желудочно-кишечным заболеваниям (сальмонеллезу, гепатиту), внутрибольничным стойким инфекциям. Достоверно доказано, что заболевания детей, проживающих вблизи заводов по производству антибиотиков, в 1,5-3 раза выше средней заболеваемости для данного населенного пункта.

Особенностью многих жилых помещений является вы­сокий уровень биологического загрязнения, что приводит к аллергизации проживающих в них людей. В домашней пыли содержатся микроскопические сапрофитные клещи, выделения которых и являются причиной аллергизации человека. Клещи могут жить в постельных принадлежностях, коврах, мягкой мебели, одежде.

В домашней пыли присутствуют также эпидермальные аллергены из шерсти, перхоти и слюны кошек, собак, других домашних животных, пера и экскрементов птиц (голубей, попугаев, канареек и пр.). Высокой сенсибилизирующей активностью обладают хитиновый покров и экскременты тараканов, эпидермис низших рачков дафний, используемых в качестве сухого корма для рыбок.

Домашняя пыль является сорбентом и накопителем спор различных плесневых грибов, которые также являются активными аллергенами и приводят к снижению иммунитета организма, бронхиальной астме, аллергическому альвеолиту и другим заболеваниям.

В настоящее время поднимается вопрос об опасности генетического загрязнения окружающей среды. Риск этого вида биологического загрязнения, связанного с генной инженерией, становится все более реальным. Высказываются опасения, что искусственно созданные микроорганизмы, попав во внешнюю среду, могут вызывать нарушения равновесия в природных экосистемах, а также эпидемии неизвестных болезней, с которыми людям будет трудно справиться. Кроме того, вследствие манипуляций с генами может происходить генетическая эрозия – потеря части генома и замещение генов или их локусов чужеродным генетическим материалом, попадающим с продуктами генной инженерии, полученными, в частности, на основе генома млекопитающих. Наибольшему риску генетического загрязнения подвержены редкие и исчезающие виды, популяции которых находятся на стадии деградации.

В ряде случаев случайно переселенные в новые экосистемы животные или растения могут приносить большой вред сельскому и лесному хозяйству (макробиологическое загрязнение). Так случилось, например, в Европе с американским колорадским жуком, ставшим здесь массовым вредителем пасленовых культур (картофель, томаты и др.). В свою очередь Европа «отплатила» Америке случайным заносом в дубовые леса непарного шелкопряда, который быстро размножился, найдя здесь свою экологическую нишу, и стал опасным вредителем.

В отдельную группу следует отнести лекарственные загрязнения. Некоторые лекарственные препараты оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека даже в терапевтических дозах. Например, такие препараты, как амидопирин, фенацетин запрещены к производству, т.к. являются выраженными канцерогенами. Антибиотики тетрациклинового ряда обладают ототоксическим эффектом. При неправильном подборе дозы они, поражая слуховой нерв, вызывают глухоту у новорожденных. Кроме того, многие антибиотики нарушают биоценоз кишечника и других внутренних сред организма, вызывая дисбактериозы и кандидозы.

Физические виды загрязнения окружающей среды – радиоактивное, акустическое, вибрационное, электромагнитное, тепловое и световое загрязнения.

Радиоактивное загрязнение – это физическое загрязнение, связанное с повышением естественного радиоактивного фона и уров­ня содержания в среде радиоактивных элементов и веществ. При наличии радиоактивных веществ оно может рассматриваться и как химическое за­грязнение. Основными источниками радиоактивного загрязнения среды являются испытания ядерного оружия, атомные реакторы и установки, предприя­тия атомной промышленности, технологические, медицинские, науч­ные приборы и оборудование, зола, шлаки и отвалы, содержащие радиоактивные вещества, могильники радиоактивных отходов и т. д.

Активное повышение концентрации радиоактивных веществ в окружающей среде началось приблизительно с 1933 г., года начала планомерных работ по исследованию радиоактивных элементов.

При поглощении ионизирующего излучения радиоактивных веществ в организме наблюдаются разнообразные морфологические и функциональные нарушения, приводящие к развитию острой или хронической формы лучевой болезни, злокачественных новообразований, заболеваниям крови и генетическим изменениям. Кроме того, радиация усиливает воздействие на организм человека химических загрязнителей, таких как углеводороды, оксид углерода и др.

Естественное фоновое облучение создается космическим излучением и естественными радиоактивными ве­ществами, содержащимися в объектах окружающей среды. При этом неустойчивые ядра атомов (нуклиды) самопроизвольно распадаются с образованием атомов других элементов и выделением энергии. Радиоактивные превращения свойственны только отдельным веществам, которые содержат радионуклиды. Распад естественных радионуклидов группы тория, урана, актиния и других сопровождается испусканием особого вида излучения, называемого радиоактивным , которое может быть корпускулярным и квантовым. Корпускулярное излучение представляет собой поток α- и b-частиц и нейтронов, а квантовое – c-кван­тов и рентгеновского излучения.

С ионизирующими излучениями население в любом месте земного шара встречается ежедневно. Это, прежде всего, радиоактивный фон Земли, который складывается из трех компонентов:

Космического излучения (вклад в среднюю годовую дозу облучения человека 15,1%);

Излучения от содержащихся в почве, строительных материалах, воздухе и воде естественных радиоактивных элементов (68,8%);

Излучения от природных радиоактивных веществ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются тканями и сохраняются в теле человека в течение всей его жизни (15,1%);

Другие источники (1%).

Средняя суммарная годовая доза облучения населения от природных источников составляет примерно 2 мЗв (зиверт), что в основном связано с поступлением радона и трития из грунтов, строительных материалов, воды, природного газа, воздуха. Кроме того, человек встречается с источниками искусственного излучения, включая радионуклиды, широко применяемые в хозяйственной деятельности.

При дозах облучения порядка 0,1 мЗв не наблюдается каких-либо пато­логических изменений в органах и тканях организма человека. Доза 0,1 Зв определяет допустимое разовое аварийное облучение населения, 0,05 Зв – допустимое облучение медицинского персонала и работников АЭС в нормальных условиях эксплуатации за год, 0,25 Зв – разовое допустимое облучение персонала, работающего с радиоактивными агентами. Доза облучения 1 Зв определяет нижний уровень развития лучевой болезни; 4,5 Зв – неизбежно вызывает тяжелую (летальную) степень лу­чевой болезни. В настоящее время считается, что общей пожизненной дозой облучения населения на территории Беларуси является 0,35 Зв. Сюда входят все дозы облучения, полученные человеком в течение всей жизни. Например, ежедневный в течение года просмотр всех телепередач обеспечивает дозу 0,01 мЗв; перелет самолетом на расстояние 2 400 км – 0,02-0,05 мЗв; одна процедура флюорографии – 3,7 мЗв; рентгеноскопия зуба – 0,03 мЗв; рентгеноскопия желудка (местная) – 0,336 мЗв.

Акустическое (шумовое) загрязнение характеризуется превышением уровня естественного шумового фона. Шум – одна из форм фи­зического (волнового) загрязнения окружающей среды, адаптация орга­низмов к которому практически невозможна. Наиболее мощными и распространенными источниками шума, особенно в городах, являются автомо­бильный и рельсовый транспорт, промышленные предприятия, авиация, бытовая техника (холодильники, магнитофоны, радиоприемники и т. д.). На долю транспорта приходится 60-80% всех шумов, проникающих в места пребывания людей. Известно, что в городах уровень шума повышается примерно на 1 дБА в год и за последние 10 лет возрос в мировом масштабе на 10-12 дБА.

Шум является общебиологическим раздражителем и при определенных условиях влияет на все органы и системы. Прежде всего, шум влияет на ЦНС, вызывая у человека чувство нервного напряжения, беспокойства и раздражения, появление неврозов в 30% случаев, головной боли – в 80%. В результате длительного воздействия повышенных уровней шума развиваются сердечно-сосудистые заболевания, прежде всего, сосудистая дистония. Гастрит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, другие хронические заболевания желудочно-кишечного тракта также характерны для лиц, длительное время находя­щихся в шумной обстановке. Существует достоверная связь между воздействием шума и нарушением обменных процессов в организме, понижением остроты слуха и зрения. В той или иной степени шум оказывает влияние на кору надпочечников, гипофиз, щитовидную железу, половые железы. Шум способствует повышению общей заболеваемости на 10-12 %. По мнению ученых, воздействие шума сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8-12 лет.

Шум обладает кумулятивным эффектом, т.е. акустическое раздражение, накапливаясь в организме, все сильнее угнетает нервную систему. Несмотря на кажущуюся привычку к шуму, полная физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна. Это означает, что шум совершает свое разрушительное действие, даже если человек к нему привык и как бы его не замечает.

Неслышимые звуки также могут оказывать вредное воздействие на организм человека. Так, инфразвуки, способные проникать в помещения даже сквозь самые толстые стены, способны влиять на психическую сферу человека, при этом затрудняются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, появляется ощущение ужаса, растерянности, тревоги, страха. Считается, что именно инфразвуками вызываются многие нервные заболевания жителей городов.

Исследованиями доказано воздействие шума и на растительные организмы. Так, растения близ аэродромов, с которых непрерывно стартуют реактивные самолеты, испытывают угнетение роста и даже отмечается исчезновение отдельных видов.

В целом ряде научных работ показано угнетающее действие шума (около 100 дБ с частотой звука от 31,5 до 90 тыс. Гц) на растения табака, где обнаруживали снижение интенсивности роста листьев, в первую очередь у молодых растений. Привлекает внимание ученых и действие ритмических звуков на растения. Исследования по изучению действия музыки на растения (кукуруза, тыква, петуния, циния, календула), проведенные в 1969 г. американским музыкантом и певицей Д. Ретолэк, показали, что на музыку Баха и индийские музыкальные мелодии растения отзывались положительно. Их габитус, сухой вес биомассы были наибольшими по сравнению с контролем. И, что самое удивительное, их стебли прямо-таки тянулись к источнику этих звуков. В то же время на рок-музыку и непрерывные барабанные ритмы зеленые растения отвечали уменьшением размеров листьев и корней, снижением массы, и все они отклонялись от источника звука, как будто бы хотели уйти от губительного действия музыки.

Растения, подобно людям, на музыку реагируют как целостный живой организм. Их чувствительными «нервными» проводниками, по мнению ряда ученых, являются флоэмные пучки, меристема и возбудимые клетки, расположенные в разных частях растения, связанные между собой биоэлектрическими процессами. Вероятно, этот факт – одна из причин сходства реакции на музыку у растений, животных и человека.

Вибрационное загрязнение – один из видов фи­зического загрязнения, связанного с воздействием механических колебаний твердых тел на объекты окружающей среды. Это воздействие может быть местным (колебания от ручных инструментов и оборудования, передаваемые к отдельным частям тела) и общим (колебания передаются всему организму в целом). Наиболее опасная частота общей вибрации лежит в диапазоне 6-8 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой колебаний внутренних органов человека, в результате сложения этих колебаний могут возникать явления резонанса с нарушением работы органов или даже их разрушением.

На рис. 4.1 представлена модель человека, состоящая из сосредоточенных масс, упругих связей (пружин) и диссипативных потерь, представленных на схеме демпферами.

Рис. 4.1 Резонансная модель систем и некоторых органов человека

Из схемы видно, что резонансные явления могут происходить с различными частями тела человека при разных частотах. При вертикальной вибрации резонанс органов брюшной полости наблюдается при частотах 4-8 Гц, головы – 25 Гц, при более высоких частотах 30-80 Гц происходит резонанс глазного яблока. Например, в первых полетах американских космонавтов при вибрации с частотой 50 Гц они не могли считывать показания приборов вследствие резонансной вибрации глаз.

Субъективное ощущение человеком вибрации зависит от возраста, общего состояния организма, тренированно­сти, индивидуальной переносимости, эмоциональной устойчивости, нервно-психического статуса, а также от характеристик вибрации (виброскорости, виброускорения, вибросмещения, частоты и амплитуды).

Вибрация вызывает изменение частоты пульса и артериального давления, оказывает влияние на эндокринную систему, вызывает нарушение различных обменных процессов, функций вестибулярного и зрительного аппарата.

Воздействие вибрации на организм человека зависит от амплитуды и частоты колебаний (табл. 4.2).

Таблица 4.2. Характеристика воздействия вибрации на организм человека

Наибольшее количество жалоб на неприятные ощущения и болезненные состояния при вибрационном воздействии предъявляют лица в возрасте от 31 до 40 лет (65,5% от числа обратившихся во врачебные учреждения), что указывает на наличие повышенной виброчув­ствительности этой возрастной категории населения.

Электромагнитное загрязнение также относится к физическим формам загрязнения окружающей среды и происходит в результате изменения ее электромагнитных свойств, приводящих к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах живых организмов.

Электромагнитный фон планеты определяется в основном электрическими и магнитными полями Земли, атмосферным электричеством, радиоизлучением Солнца и Галактики, а также накладкой на естественный фон по­лей от искусственных источников (линии электропередачи, радио и телевидение, промышленные высоко- и сверхвысокочастотные установки, антенные поля, системы наземной и спутниковой связи, радиолокации, телеметрии и радионавигации, другие источники). Напряженность электромагнитного поля Земли изменяется в зависи­мости от расстояния до поверхности планеты: на высоте 0 км она состав­ляет 130 В/м; 0,5 км – 50 и 12 км – 2,5 В/м.

В процессе эволюционного развития все живые организмы на Земле приспособились к определенным природным электромагнит­ным полям и вынуждены были выработать по отношению к ним не толь­ко защитные механизмы, но в той или иной степени включить их в свою жизнедеятельность. Поэтому изменение параметров электромагнитного поля (ЭМП) по отношению к естественному может вызвать у живых су­ществ микроорганические сдвиги, которые в ряде случаев перерастают в патологические.

Энергия, поглощенная единицей массы за единицу времени, служит основой дозиметрической оценки – так называемая удельная поглощенная мощность (SAR), измеряемая в ваттах на килограмм. Если длина волны соизмерима с размерами облучаемого биологического объекта или отдельных его органов, то наблюдаются явления резонанса и стоячих волн, что приводит к росту электромагнитного поглощения.

Биологический эффект электромагнитного облучения зависит от частоты, продолжительности и интенсивности воздействия, площади облучаемой поверхности, общего состояния здоровья человека и пр. Кроме того, на развитие патологических реакций орга­низма влияют:

Режимы генерации ЭМП, в том числе ам­плитудная и угловая модуляции;

Факторы внешней среды (температура, влажность, повы­шенный уровень шума, рентгеновское излучение и др.);

Некоторые другие параметры (возраст человека, образ жиз­ни, состояние здоровья и пр.);

Область тела, подвергаемая облучению.

Наиболее чувствительны к воздействию ЭМП люди с ослабленным здоровьем, в частности, страдающие аллергическими заболеваниями или имеющие склон­ность к образованию опухолей. Весьма опасно электромагнитное облучение в период эмбриогенеза и в детском возрасте.

В общем случае ЭМП может оказывать на живые организмы тепловое и информационное воздействие.

По мере увеличения поглощенной энергии (или плотности потока энергии воздействующего ЭМП выше 10 мВт/см 2) нару­шаются защитные механизмы, регулирующие температуру (термогенный эффект), что приводит к неконтролируемому повышению температуры тела. В этом случае наиболее уязвимы ткани с плохой циркуляцией крови и терморе­гуляцией (хрусталик глаза, семенные железы, желчный пузырь, участки желудочно-кишечного тракта). При этом появляются головные боли, раздражительность, сонливость, ослабление памяти и хронические поражения (у мужчин снижение тестостерона в крови, импотенция, у женщин – токсикозы беременности, патология родов).

Многие ученые объясняют влияние ЭМП на людей нарушениями информационно-управленческих процессов в организме, вызывающих перераспределение энергии, запуск хранящихся в организме программ и другим информационным воздействием.

К нетепловым (информационным) эффектам относятся:

1. Изменение ионной проницаемости клеточных мембран под действием слабоинтенсивных ЭМП, что может вызывать раковые заболевания, в частности лейкемию (рак крови).

На рис. 4.2 приведена зависимость риска заболевания лейке­мией от расстояния до телевышки (график отражает результаты 12-летнего обследования населения, проживающего в Бирминге­ме (Великобритания) вблизи телевышки высотой 240 м, вещаю­щей на 8 телеканалах общей мощностью 1000 кВт и на трех стереорадиоканалах суммарной мощностью 250 кВт).

2. Неблагоприятное воздействие слабоинтенсивных ЭМП на центральную нервную систему. Различают три степени воздейст­вия: легкую, которая характеризуется начальным проявлением астенического и нейроциркулярного синдромов; среднюю, когда симптомы указанных синдромов усилены и сочетаются с на­чальными проявлениями эндокринных нарушений; тяжелую, при которой усилена симптоматика нарушений функций централь­ной нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем чело­века и появляются разнообразные психические отклонения.

3. Влияние на сердечно-сосудистую систему, в том числе сни­жение артериального давления и замедление ритма сердца (брадикардия).

4. Демодулирующее действие. Наблюдались изменения элек­троэнцефалограмм и электрокардиограмм под воздействием высокочастотного излучения.

Рис. 4.2. Риск возникновения лейкемии в зависимости от расстояния

до телевизионной вышки (по вертикали указано, во сколько раз увеличилось число

заболеваний по сравнению со средним уровнем)

ЭМП радиочастотного диапазона могут вызывать в организме человека изменения со стороны нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем, крови, обмена веществ и некоторых функций эндокринных желез. Биологическое действие ЭМП радиочастот зависит от частоты колебания волны. С повышением частоты, т. e. уменьшением длины волны, биологическое действие ЭМП становится более выраженным. Так, ЭМП длинных волн отличаются менее интенсивным воздействием на организм, чем коротких и ультракоротких.

Напряженность ЭМП вблизи линий электропередачи напряжением 500 кВ составляет 7,6-8,0 кВ/м, 750 кВ – 10-15 кВ/м. Неблагоприятные воздействия на организм могут проявляться уже при напряжении 1 000 В/м. При длительном воздействии СВЧ-излучений отмечаются изменения в формуле крови, помутнение хрусталика глаза (катаральные явления), трофические изменения (выпадение волос, ломкость ногтей, возрастание злокачественных новообразований, потеря массы тела и пр.).

Влияние ЭМП на организм прежде всего проявляется со стороны ЦНС. Психоневрологические симптомы выражаются постоянной головной болью, повышенной утомляемостью, ослаблением памяти, побледнением кожных покровов, анемией и обморочными состоя­ниями. Еще в 1986 г. суд американского штата Техас обязал электрическую компанию г. Хьюстона выплатить 25 млн долларов в качестве возмещения за ущерб, причиненный частной школе. На основании научных данных, суд сделал вывод: высоковольтная линия электропередачи, проходящая над территорией школы, создавала угрозу здоровью детей, и потребовал ее переноса вместе с возмещением ущерба здоровью детей.

Тепловое загрязнение является формой физического за­грязнения окружающей среды и характеризуется периодическим или длительным повышением температуры среды выше естественного уровня.

Тепловое загрязнение происходит в основном за счет сжигания топлива. Ежегодно в теплоагрегатах планеты сжигается огромное количество ископаемого топлива. Это сопровождается ежегодным выбросом в атмосферу более 22 млрд. т диоксида углерода, свыше 1 млрд. т других твердых, газо- и парообразных соединений и выделением 2 10 20 Дж свободной теплоты. Известно, что углекислый газ вместе с оксидами азота, метаном, водяными парами, хлорфторуглеводородами (ХФУ), озоном и другими веществами относится к парниковым газам – газам, задерживающим инфракрасное (тепловое) излучение Земли и создающим опасность повышения среднегодовых температур у поверхности нашей планеты вследствие так называемого парникового эффекта .

Предполагают, что к середине ХХI в. содержание углекислого газа в атмосфере удвоится, что неизбежно скажется на глобальном потеплении климата, которое оценивается величиной от 1,5 до 4°С. При этом че­рез юг Европы от Испании до Украины протянется полоса засушливого климата. Но севернее 50-й широты в Северной Америке и Евразии количе­ство осадков по мере потепления будет возрастать. Темпы опустынивания, ныне составляющие порядка 6 млн га в год, возрастут как в Азии, так и в Африке.

В настоящее время появились достаточно серьезные основания считать, что источником парниковых газов – диоксида углерода, метана и оксида азота, является не только сжигание ископаемого топлива. Недавно проведенные расчеты показали, что преобладающим источником парниковых газов оказалось нарушение жизнедеятельности микробных сообществ почв Сибири и части Северной Америки, связанное с интенсивной хозяйственной деятельностью в этих peгионах, глобальным загрязнением атмосферы и некоторы­ми другими факторами.

На процесс глобального потепления климата, вероятно, существенное влияние оказывает обнаруженное в 80-х годах прошлого столетия глобальное потемнение атмосферы . Оно происходит за счет поступления в атмосферный воздух аэрозолей (сажи, пыли неорганических соединений и др.), образующихся в процессах сжигания любого топлива. Частицы пыли создают в верхних слоях атмосферы экран, который задерживает часть солнечной энергии, поступающей на Землю. Исследования из космоса показывают, что благодаря этому явлению охлаждается поверхность океана в Северном полушарии планеты и других регионах. Это приводит к изменению атмосферных процессов, уже начались засухи в Африке и мощные муссонные наводнения в Азии.

Климатологи предупреждают, что глобальное потемнение атмосферы может привести к двойному усилению глобального потепления со всеми вытекающими последствиями.

Кроме того, американские и британские специалисты пришли к выводу, что климат Земли меняется также за счет повышения влажности воздуха. За последние 30 лет влажность приземного слоя воздуха выросла на 2,2%. По прогнозам экспертов, при общем потеплении климата на один градус влажность возрастет на 6%. Используя температурные прогнозы Международной комиссии по изменению климата, ученые установили, что к 2100 г. влажность воздуха на планете возрастет на 24%. При повышении влажности ухудшается теплообмен между живыми организмами и окружающей средой, что чревато серьезными последствиями для всей биосферы.

Тепловое загрязнение окружающей среды может приводить не только к глобальным, но и к локальным негативным последствиям. Наиболее ярким примером локального теплового загрязнения атмосферы является тепловое загрязнение крупных городов, где зимой температура в центре города на 3-4°С выше, чем на его окраине. Локальное тепловое загрязнение характерно также для крупных водоемов, куда сбрасываются теплые охлаждающие воды ГРЭС, крупных предприятий, станций очистки сточных вод городов, что может приводить к серьезным изменениям в биосфере.

Световое загрязнение – это форма физического загрязнения, связанная с периодическим или продолжительным превышением уровня освещенности местности за счет использования источников искусственного света.

Основным источником световой энергии на Земле является Солнце, суммарная радиация которого в средних широтах составляет 4,6 кДж/см 2 в сутки. Приходящая на земную поверхность солнечная радиация создает для ее обитателей определенный световой режим, составляющим которого является прямой и рассеянный свет. Соотношение между ними закономерно изменяется в зависимости от географической широты местности. В по­лярных районах преобладает рассеянная радиация, составляющая около 70% лучистого потока, а в экваториальных областях она не превышает 30%. Это обусловлено большей проходимостью лучей прямой ра­диации через более тонкий слой атмосферы.

Экологически значимыми являются следующие параметры света: продолжительность воздействия (долгота дня), интенсивность (в энергетических единицах), качественный состав лучистого потока (спектральный состав). Все живые opганизмы тонко реагируют на изменение длительности светового воздействия, они способны ощущать совершенно незначительные изменения соотношения светового и темного периодов суток. Эта способность организмов реализована в таком общебиологическом явлении, как фотопериодизм , который связан с феноменом биологических часов, образуя легкоприспособляемый механизм регулирования функций организма во времени. Фотопериодизм проявляется в разделении живых существ на две большие группы по времени активности – на дневных и ночных; организмы длинного и короткого дня. Продолжительность светового дня влияет на продолжительность менопаузы для насекомых; сезонность у растений и динамику их роста; развитие зимнего пушного покрова у зверей; цикличность половой активности, плодовитость, миграцию и т. д.

Интенсивность света управляет всей биосферой, влияя на первичное продуцирование органического вещества организмами-продуцентами. Качественные показатели света в экологическом отношении весьма существенны. В зависимости от высоты Солнца над горизонтом прямая ради­ация содержит от 28 до 43% фотосинтетически активной радиации (ФАР). Значительно больше ее в рассеянном свете, где ФАР достигает 50-60 % при облачном небе и 90% – при безоблачном, главным образом за счет увеличения доли сине-фиолетовых лучей, рассеиваемых атмосферой. В целом примерно половина солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли, приходится на ФАР в диапазоне волн 0,38-0,72 мкм. Другая ее половина не поглощается и не ассимилируется в процессе фотосинтеза.

Спектральная область поглощения солнечной радиации зелеными листьями и другими живыми организмами включает ультрафиолетовые, ви­димые и инфракрасные лучи. Видимый участок спектра обусловил появление у животных и растений ряда важных приспособлений. У зеленых растений сформировался светопоглотительный комплекс, при помощи которого осуществляется процесс фотосинтеза, возникла яркая окраска цветков; у животных появилось цветовое зрение, окраска покровов и отдельных частей тела.

Световой фактор четко определяет морфологические, физиологические и другие признаки живых организмов, вертикальные и суточные миграции, их поведенчес­кие реакции.

Ультрафиолетовые лучи практически полностью по­глощаются первыми слоями клеток покровных тканей и способствуют синтезу в организме вита­мина D. Однако длительное и мощное воздействие больших доз ультрафиолетового излучения может вызывать разрушение по­кровных клеток, индуци­ровать повышенное образование пигмента меланина и способствовать развитию злокачественных новообразований.

Инфракрасные, или тепловые, лучи несут основное количество тепловой энергии. Нагревание организма происходит в основном за счет хорошего поглощения тепловой энергии водой, количество которой в живом органи­зме достаточно велико.

Загрязнение атмосферы выбросами промышленности и автотранспорта привело к значительному изменению интенсивности светового потока, а уничтожение озонового слоя в результате необрати­мых химических реакций в атмосфере привело к интенсификации ультрафиолетового излучения. Эти явления вызывают глобальные нарушения на всех уровнях биосферы, что будет более подробно рассмотрено в соответствующих главах.

К биоценотическому загрязнению , а точнее, нарушению относят изменение баланса популяции, факторы беспокойства, случайную или направленную интродукцию и акклиматизацию видов, неконтролируемый отлов, отстрел, браконьерство и др.

Ландшафтное загрязнение связано с вырубкой лесов, зарегулированием водотоков, карьерной и шахтной разработкой ископаемых, дорожным строительством, эро­зией почв, осушением земель, лесными и степными пожарами, урбанизацией и прочими факторами.

Самое простое определение загрязнения - это привнесение в среду или возникновение в ней новых загрязнителей или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих загрязнителей.

С экологических позиций загрязнение не просто привнесение в среду чуждых ей компонентов, а привнесение их в экосистемы . Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими в состав тканей живых организмов или активно окисляться на воздухе. Такие вещества являются ядами ко всему живому.

Загрязнение окружающей среды подразделяют на природное, вызванное какими-то естественными причинами: извержение вулканов, разломы земной коры, стихийные пожары, пыльные бури и т. д. и антропогенное, возникающее в связи с хозяйственной деятельностью человека.

Среди антропогенных загрязнений выделяют следующие виды загрязнений: физическое, механическое, биологическое, геологическое, химическое.

К физическому загрязнению относят термическое (тепловое), световое, шумовое, вибрационное, электромагнитное, ионизирующее загрязнения.

Источниками повышения температуры грунтов являются подземное строительство, прокладка коммуникаций. Повышение температуры грунтов стимулирует деятельность микроорганизмов, которые являются агентами коррозии различных коммуникаций.

Световое загрязнение - нарушение естественной освещенности среды. Приводит к нарушению ритмов активности живых организмов. Увеличение мутности воды в водных объектах снижает поступление солнечного света на глубину и фотосинтез водной растительности.

Громкость звука зависит от амплитуды звуковых колебаний. Звуковое воздействие оценивают относительной интенсивностью звука (уровень шума), которую численно выражают в децибелах (дБ).

Источниками шума являются все виды транспорта, промышленные предприятия, бытовая техника и др. Мощными источниками шума являются аэропорты, наибольший шум создают самолеты при взлете. Интенсивный шум создает железнодорожный транспорт. В жилых помещениях большое число источников шума: работающие лифты, вентиляторы, насосы, телевизоры, громкие разговоры и т. д.

Шум отрицательно воздействует на здоровье человека. Особенно тяжело переносятся внезапные резкие звуки высокой частоты. При уровне шума более 90 дБ происходит постепенное ослабление слуха, заболевание нервной, сердечно-сосудистой системы, психические расстройства и др.

Особенно существенны последствия воздействия инфразвука и ультразвука. Инфразвук вызывает резонанс в различных внутренних органах человека, нарушается зрение, функциональное состояние нервной системы, внутренних органов, происходит нервное возбуждение, и др.

Вибрационное загрязнение - связано с акустическими колебаниями разных частот и инфразвуковыми колебаниями. Источниками инфразвуковых колебаний, и связанной с нимивибрации являются компрессорные, насосные станции, вентиляторы, виброплощадки, кондиционеры, градирни, турбины дизельных электростанций. Вибрации распространяются по металлическим конструкциям оборудования и через их основания достигают фундаментов общественных и жилых зданий, передаются на ограждающие конструкции отдельных помещений.

Вибрации негативно воздействуют на людей, вызывают раздражающее действие и служат помехой в работе и отдыхе. При передаче вибраций происходит неравномерная осадка фундаментов и оснований, что может привести к деформации и разрушению инженерных сооружений.

4. Таяние ледников.

Современное оледенение Земли можно считать одним из самых чутких индикаторов происходящих глобальных изменений. Спутниковые данные показывают, что начиная с 1960-х годов произошло уменьшение площади снежного покрова примерно на 10%. С 1950-х годов в Северном полушарии площадь морского льда сократилась почти на 10-15%, а толщина уменьшилась на 40%. По прогнозам экспертов Арктического и Антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург), уже через 30 лет Северный ледовитый океан в течение теплого периода года будет полностью вскрываться из под льда.

По данных ученых, толща Гималайских льдов тает со скоростью 10-15 м в год. При нынешней скорости этих процессов две трети ледников исчезнут к 2060 году, а к 2100 все ледники растают окончательно. Ускоренное таяние ледников создает ряд непосредственных угроз человеческому развитию. Для густонаселенных горных и предгорных территорий особую опасность представляют лавины, затопления или, наоборот, снижение полноводности рек, а как следствие сокращение запасов пресной воды.

5. Сельское хозяйство.

Влияние потепления на продуктивность сельского хозяйства неоднозначно. В некоторых районах с умеренным климатом урожайность может увеличиться в случае небольшого увеличения температуры, но снизится в случае значительных температурных изменений. В тропических и субтропических регионах урожайность в целом, по прогнозам, будет снижаться.

Самый серьезный удар может быть нанесен беднейшим странам, наименее всего готовым приспособиться к изменениям климата. По данным МГЭИК, к 2080 г. число людей, сталкивающихся с угрозой голода, может увеличиться на 600 млн.чел., что вдвое больше числа людей, которые сегодня живут в бедности в Африке к югу от Сахары.

6. Водопотребление и водоснабжение.

Одним из последствий климатических изменений может стать нехватка питьевой воды. В регионах с засушливым климатом (Центральная Азия, Средиземноморье, Южная Африка, Австралия и т. п.) ситуация еще более усугубиться из-за сокращения уровня выпадения осадков.

Из-за таяния ледников существенно снизиться сток крупнейших водных артерий Азии - Брахмапутры, Ганга, Хуанхэ, Инда, Меконга, Салуэна и Янцзы. Недостаток пресной воды коснется не только здоровья людей и развития сельского хозяйства, но также повысит риск политических разногласий и конфликтов за доступ к водным ресурсам.

7. Здоровье человека.

Изменение климата, по прогнозам ученых, приведет к повышению рисков для здоровья людей, прежде всего менее обеспеченных слоев населения. Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду. Аномально высокие температуры могут привести к обострению сердечнососудистых, респираторных и других заболеваний.

Повышение температуры может привести к изменению географического распространения различных видов, являющихся переносчиками заболеваний. С повышением температуры ареалы теплолюбивых животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров) будут распространяться севернее, в то время как люди, населяющие эти территории, не будут обладать иммунитетом к новым заболеваниям.

По мнению экологов, предотвратить полностью прогнозируемые изменения климата человечеству вряд ли удастся. Однако в человеческих силах смягчить климатические изменения, сдержать темпы роста температуры с тем, чтобы избежать опасных и необратимых последствий в будущем.

В первую очередь, за счет:

1. Ограничения и сокращения потребления ископаемого углеродного топлива (угля, нефти, газа);

2. Повышения эффективности потребления энергии;

3. Внедрения мер по энергосбережению;

4. Более широкого использования неуглеродных и возобновляемых источников энергии;

5. Развития новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий;

6. Через предотвращение лесных пожаров и восстановление лесов, поскольку леса - естественные поглотители углекислого газа из атмосферы .

Парниковый эффект имеет место не только на Земле. Сильный парниковый эффект - на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 475 градусов. Климатологи полагают, что Земля избежала такой участи благодаря наличию на ней океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк - посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы, там и остается. В результате на планете наблюдается неуправляемый парниковый эффект.

Анализ данных общего содержания озона (ОСО) подтвердил тенденцию уменьшения атмосферного озона, отмеченную в обзорах ВМО еще в 1995 г. С 1979 года по настоящее время годовое содержание озона понизилось на 4-5% глобально и ~ на 7% в средних широтах обоих полушарий. В последние десятилетия значительное уменьшение ОСО, ранее наблюдавшиеся в основном над Антарктидой, стало заметно проявляться в районах Арктики и в прилегающих к ним районах Северного полушария.

Исследовательские работы, проведенные Центральной аэрологической обсерваторией (ЦАО) и Главной геофизической обсерваторией (ГГО), установили, что если в период 1979-1993 г.г. происходило уменьшение среднегодового ОСО, то в дальнейшем ситуация стабилизировалась. С увеличением объема наблюдений, позволяющих все более подробно количественно описывать эволюцию озонового слоя, появляются новые свидетельства того, что происходящие изменения связаны не только с антропогенными воздействиями, а и в значительной степени с изменениями циркуляции атмосферы.

Мониторинг состояния озонового слоя над Россией обеспечивается измерениями ОСО на 30 станциях Росгидромета, 16 российских станций расположены в широтной зоне 60-85.с.ш., что весьма повышает ценность полученной на них информации. В зоне ответственности Северного УГМС работают 3 станции: Архангельск, Диксон, Печора. Наблюдения на них проводятся под методическим руководством ГГО с помощью фильтровых озонометров М-124 более 30 лет. В настоящее время на одной станции проходит испытания установка, с помощью которой появится возможность производить прямые измерения УФ - радиации Солнца, проникающей к поверхности Земли.

УФ излучение в умеренных дозах имеет профилактическое и терапевтическое значение, оказывая общее благотворное действие на организм человека. Наиболее сильное воздействие на человека и биосферу оказывает УФ-В излучение (длина волны от 280 до 315 нм). Передозировка естественного УФ-В излучения опасна для здоровья человека, вызывая у людей ожог кожного покрова, в некоторых случаях злокачественную меланому с большой наклонностью к метастазированию, а также катаракту и иммунодефицит.

Массовым источником загрязнения окружающей среды стали химикаты, применяемые в сельском хозяйстве, строительстве и в быту: минеральные удобрения, ядохимикаты, растворители, аэрозоли, лаки и краски. На планете выпускается или используется 5 млн различного рода химических веществ и соединений. Токсичность действия изучена только у 40 тыс. веществ.

Сельское хозяйство.

Вторым основным потребителем воды является сельское хозяйство, использующее ее для орошения полей. Стекающая с них вода насыщена растворами солей и почвенными частицами, а также остатками химических веществ, способствующих повышению урожайности. К ним относятся инсектициды; фунгициды, которые распыляют над фруктовыми садами и посевами; гербициды, знаменитое средство борьбы с сорняками; и прочие пестициды , а также органические и неорганические удобрения, содержащие азот, фосфор, калий и иные химические элементы. Кроме химических соединений, в реки попадает большой объем фекалий и других органических остатков с ферм, где выращиваются мясо-молочный крупный рогатый скот, свиньи или домашняя птица. Много органических отходов также поступает в процессе переработки продукции сельского хозяйства (при разделке мясных туш, обработке кож, производстве пищевых продуктов и консервов и т.д.).

В развивающихся странах от загрязнений воды ежегодно умирает до 9 млн человек. По подсчетам ученых, уже в 2000 г. более 1 млрд человек испытывали недостаток в питьевой воде. Вообще воды на Земле много. Гидросфера содержит примерно 1,6 млрд км3 свободной воды; 1,37 млрд км3 ее приходится на Мировой океан. На континентах — 90 млн км3, из них 60 млн км3 воды находится под землей — почти вся эта вода соленая, 27 млн км3 воды запасено в ледниках Антарктиды, Арктики, высокогорья. Полезный запас доступных пресных вод, сосредоточенных в реках, озерах и под землей до глубины 1 км, исчисляется 3 млн км3. Вся пресная вода при современных темпах использования ее в промышленности и сельском хозяйстве давно была бы истрачена, если бы не существовал ее круговорот в природе. Благодаря энергии Солнца вода с поверхности океана испаряется и в виде осадков разносится по всей планете.

Насыщая почву влагой и питая все живое на Земле, вода снова стекает в океан. И циклы повторяются бесконечно, связывая воедино все водные ресурсы планеты. Имеющейся пресной воды вполне хватило бы человечеству и сейчас, и в будущем. В среднем в мире для бытового водоснабжения в год расходуется 30 м3 воды на человека, из которых около 1 м3 предназначено для питья. Несмотря на громадное потребление воды для нужд промышленности и сельского хозяйства, мировых запасов чистой воды хватило бы для 20-25 млрд людей. Однако в ближайшем будущем нам угрожает водный кризис. И не потому, что воды не хватает, а потому, что человек загрязняет ее, делает непригодной не только для питья, но и вообще для жизни всех обитателей водоемов и рек. Сберечь и оградить воду от вредных воздействий — значит, сохранить жизнь на Земле.

Проблема недостатка пресной воды возникла по трем основным причинам:

1) интенсивное увеличение потребностей в воде в связи с быстрым ростом народонаселения планеты и развитием отраслей деятельности, требующих огромных затрат водных ресурсов;

2) потери пресной воды вследствие сокращения водоносности рек и других причин;

3) загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками.

Потери пресной воды могут происходить по разным причинам. Важное место в этом занимает явление сокращения водоносности свойственное большинству рек стран мира. Связано оно с вырубкой лесов, распашкой лугов, осушением пойменных болот и т. д., что вызывает, с одной стороны, усиление поверхностного стока и увеличение стекающей в море воды, а с другой — сокращение уровня грунтовых вод, питающих реки и поддерживающих их водоносность. По этой причине во многих странах сильно сокращаются запасы подземных вод. В США, например, с 1910 по 1957 г. ее запасы уменьшились с 490 до 62 млрд. м3.

Большие потери воды имеют место при ее использовании. В большинстве городов мира вода подается без счетчиков, в результате чего создается ложное представление об ее безграничных запасах, и ею слишком щедро пользуются. Много воды теряется в результате фильтрации ее через стенки оросительных каналов.

Загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками особенно сказывается на недостатке пресной воды. Вода многих загрязненных рек и озер становится непригодной не только для питья, но и для других бытовых и промышленных нужд.

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЕГРАДАЦИЯ

Процесс, в результате которого снижается способность экосистем поддерживать постоянство качества жизни. Экосистема в самых общих чертах может быть определена как взаимодействие живых организмов с их окружением. Результаты такого взаимодействия на суше - это обычно устойчивые сообщества, т.е. совокупности животных и растений, связанных друг с другом, а также с ресурсами почвы, воды и воздуха. Область науки, изучающая функционирование экосистем, называется экологией. Природа экосистемных взаимодействий варьирует от чисто физических, таких, как влияние ветров и дождей, до биохимических, к которым можно отнести, например, обеспечение метаболических потребностей разных организмов или разложение органических отбросов, возвращающее в среду те или иные химические элементы в форме, пригодной для повторного использования.

Если под влиянием каких-то факторов эти взаимодействия становятся несбалансированными, то изменяются внутренние связи в экосистеме, и ее способность обеспечивать существование разнообразных организмов может значительно уменьшиться. Самая частая причина деградации окружающей среды - это деятельность человека, постоянно наносящая ущерб состоянию почв, воды и воздуха. Естественные перемены в экосистемах, как правило, происходят очень постепенно и являются составной частью эволюционного процесса. Однако многие перемены вызваны такими внешними воздействиями, к которым система не приспособлена. Чаще всего эти воздействия связаны с деятельностью человека, но иногда являются результатом природных катастроф. Так, например, извержение в 1980 вулкана Сент-Хеленс в северо-западной части США привело к глубоким изменениям ряда природных экосистем.

Поддержание нормального функционирования наземных экосистем зависит от четырех факторов: качества воды, качества почвы, качества воздуха и сохранения биоразнообразия. Осознание угрозы окружающей среде. Деятельность человека, разрушительная для природной среды, - это обычно слишком интенсивная эксплуатация каких-либо ресурсов или загрязнение экосистем синтетическими токсичными веществами, действие которых не может быть полностью нейтрализовано природными процессами. В большинстве случаев деградация природной среды начинает по-настоящему беспокоить общество только тогда, когда оно видит, что в результате деятельности человека вдруг существенно снизилась продуктивность экосистем.

Так, 1960-е и 1970-е годы стали периодом серьезной озабоченности по поводу незащищенности различных экосистем и отдельных биологических видов от загрязнения, вызванного развитием промышленности и городского хозяйства. Широкое применение в 1940-х и 1950-х годах в качестве пестицидов двух хлорсодержащих углеводородов, ДДТ и дильдрина, как выяснилось, имело тяжелые последствия для популяций многих видов птиц. Эти вещества, попадая в организм птиц с пищей, накапливались в них в высоких концентрациях и вызывали истончение скорлупы яиц - это препятствовало размножению и привело к значительности сокращению численности. Особенно пострадали такие птицы, как белоголовый орлан и некоторые виды соколов.

См. также ПЕСТИЦИДЫ. Однако, как это часто бывает и в других случаях, связанных с экологическими проблемами, мнения о пользе и вреде пестицидов расходятся. К примеру, практика использования ДДТ отнюдь не сводится только к отрицательным последствиям. В Шри-Ланке (на Цейлоне) в 1948 было отмечено 2,8 млн. случаев заболевания малярией, но применение ДДТ для истребления комаров, переносящих возбудителя этой болезни, привело к тому, что в 1963 наблюдалось всего 17 случаев заболевания малярией. В 1964 использование ДДТ в Шри-Ланке было запрещено, и к 1969 число заболевших малярией вновь выросло до 2 млн. человек. Необходимо все же отметить, что успех, достигнутый с помощью ДДТ, мог оказаться временным, поскольку комары, как и другие насекомые, способны за ряд поколений выработать устойчивость к пестицидам.

ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

Можно ли восстановить поврежденную экосистему? В некоторых случаях деградация окружающей среды бывает обратимой, и чтобы вернуть систему в исходное состояние, достаточно просто прекратить дальнейшее загрязнение и дать системе очиститься за счет природных процессов. В других случаях, например при попытках восстановить леса Западной Африки или соленые марши (заболоченные места) на восточном побережье Северной Америки, достигнутые успехи были очень скромными. Часто к моменту, когда деградация окружающей среды становится очевидной, соответствующие экосистемы оказываются настолько поврежденными, что восстановить их уже невозможно.

В период между 1960 и 1990 народонаселение земного шара почти удвоилось, достигнув 5,3 млрд. человек, а к 2025 ожидается, что оно будет составлять 8,5 млрд. Поскольку с ростом численности населения растут и потребности в продуктах питания, жилье и проч., а освоенное пространство ограниченно, деятельность человека начинает распространяться на такие регионы, которые ранее считались малопригодными для заселения (маргинальными), будучи слишком влажными, или слишком засушливыми, или слишком удаленными. В будущем основная активность в деле охраны природы, видимо, развернется именно в подобных маргинальных экосистемах - в заболоченных и аридных местностях, а также в дождевых тропических лесах.

Среди причин истощения, загрязнения и разрушения природной среды, исходящих от антропогенной деятельности человека, можно выделить объективные и субъективные. К объективным можно отнести следующие.

Во-первых, это предельные способности земной природы к самоочищению и саморегуляции. До определенного времени земная природа перерабатывает, очищает отходы человеческого производства, как бы защищая себя от их вредного воздействия. Но возможности ее ограничены. Емкость природной среды не позволяет перерабатывать все возрастающие масштабы отходов хозяйственной деятельности человека, и их накопление создает угрозу глобального загрязнения окружающей среды.

Во-вторых, физическая ограниченность земельной территории рамками одной планеты. Вследствие этого запасы полезных ископаемых — каменного угля, нефти и других, которые используются человеком, постепенно расходуются и перестают существовать. Перед человечеством стоят новые, более грандиозные задачи по изысканию альтернативных источников энергии.

В-третьих, безотходность производства в природе и отходность человеческого производства. В природе производство осуществляется по замкнутому циклу. Оно безотходно. Конечный же продукт производственной деятельности становится исходным для нового производственного цикла. В отличие от природного человеческое производство в своей массе и своей основе является отходным. Иначе говоря, конечный продукт производства не является и не становится исходным для следующего цикла, а идет в отходы. Подсчитано, что для жизнедеятельности человека необходимо в год расходовать не менее 20 т природных ресурсов. Из них лишь 5—10 % идут на продукцию, а 90-95 % поступают в отходы. Чрезвычайной отходностью человеческого производства создается загрязнение окружающей среды вредными, не свойственными для природы веществами, что ведет к преждевременному истощению природной среды и в конечном счете к разрушению экологических систем природы.

В-четвертых, познание и использование человеком законов развития природы. Дело в том, что законы развития природы, определяющие последствия человеческой деятельности, человек вынужден познать не умозрительно и не путем лабораторных анализов, а в процессе использования природы, путем накопления опыта ведения хозяйства.

Здесь следует назвать две особенности проявления результатов воздействия человека на природную среду. Первая касается влияния во в р е м е н и. Результаты производственно-хозяйственной деятельности, загрязнение окружающей среды, разрушение ее экологических связей проявляются не только в настоящем, при жизни данного поколения, но и в будущем, при жизни других поколений, где человек не может быть свидетелем пагубных последствий его господства над природой.

Вторая особенность относится к проявлению последствий хозяйственной деятельности в пространстве. Воздействие, оказываемое хозяйствованием на природу в определенном месте, в определенной точке, благодаря действующим законам единства и взаимосвязи природной среды оказывает свое влияние на другие регионы, отдаленные от точки воздействия человека на окружающую среду. Подобное своеобразие способно создавать ложное представление о якобы безвредной той или иной хозяйственной деятельности, об отсутствии непосредственно вредных, точнее, отрицательных симптомов экономической деятельности.

Именно через свой печальный опыт хозяйствования в природе человечество познает пагубные последствия своей деятельности. Человечество узнает, что уничтожение лесов ведет к исчезновению почвенного покрова, лишает его необходимых для сельского хозяйства почвенных угодий, к обмелению, а в последующем и к исчезновению рек, водоемов, к уменьшению кислородного запаса планеты и лишению окружающей среды других средозащитных функций, которые выполняют леса; что массовое загрязнение окружающей среды порождает болезни, ведет к деградации человеческой личности, вредно отражается на здоровье будущих поколений.

Так, нынешнее поколение — более молодое — уже может ощущать на себе результаты загрязнения, отмеченного в 70—80-е годы, когда это поколение формировалось, рождалось и росло. Это подтверждают данные о нервных заболеваниях, о возрастании процента рождаемости дефективных людей (с 4 % увеличилось до 11 %). Все эти печальные результаты человек, к сожалению, познает в процессе накопления своего опыта. Но, обогащенный этим опытом, он постоянно прогнозирует устранение отрицательных последствий для настоящего и будущего людей, для всей окружающей среды.

Вторую группу составляют субъективные причины. Среди них необходимо отметить, в о-п е р в ы х — недостатки организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды. В о-в т о р ы х, дефекты экологического воспитания и образования. Несмотря на достижения общественного и технического прогресса, конец XX в., к сожалению, характеризуется господством потребительской психологии человека по отношению к природе.
Человек родился и вырос на потребительской психологии по отношению к природе. Он всегда рассматривал природу прежде всего как источник своего существования, как ресурс, а не как объект его забот и охраны.

Несмотря на многочисленные дискуссии о рациональном природопользовании, которые, естественно, усилились на рубеже двух веков, психология основной массы людей осталась на потребительском уровне. Об этом свидетельствуют многочисленные данные социологических опросов населения, и в частности, одного из опросов, проведенных среди москвичей. В нем было.поставлено два вопроса. На первый — самые важные социальные проблемы, требующие неотложного решения, — 50 % назвали улучшение медицинского обслуживания, 44 % — снабжение продуктами; 37 % на первое место поставили жилищные проблемы, 30 % — пенсионное обеспечение. Проблема охраны окружающей среды отнесена к числу прочих вопросов и не получила существенного процента в этом перечне. Конечно, надо сделать скидку на трудности переживаемого периода, но в целом такие ответы свидетельствуют о потребительской психологии человека.

Исследования ученых проблем охраны окружающей среды показывают тесную связь между мерами по охране природы и состоянием не только здоровья, но и нравственности человека. Между человеком и природой существует диалектическая взаимосвязь. Человек воздействует на природу, приспосабливая ее для решения своих практических задач. Преобразованная человеком природа, приспособленная им для решения его задач по системе обратной связи воздействует на человека, формирует его личность, его нравственный и духовный облик.

Интересные и оригинальные исследования о связи алкоголизма с загрязненностью окружающей среды описаны А.В. Яблоковым в книге «Иного не дано» (Прогресс, 1988 г., с. 253). Провели эксперимент: в нормальную экологическую среду поместили крыс, поставив перед ними чистую воду и воду, разбавленную слабым раствором спирта. Крысы выбрали чистую воду. Затем изменили экологическую среду, загрязнив ее углекислым газом в нормах, которые приближены к крупным городам. Крысы стали пить не воду, а раствор, разбавленный спиртом. Этот эксперимент наводит нас на мысль, что ухудшение экологической обстановки, особенно в крупных городах, где велика концентрация населения, ведет к вспышкам алкоголизма, наркомании и другим вредным социальным порокам.

В числе субъективных факторов, влияющих на состояние окружающей среды, надо назвать еще два. Это экологическое невежество и экологический нигилизм. Общим у них является пренебрежение знанием и использованием экологических закономерностей в общении человека и окружающей среды — своего рода экологический анархизм. Особенности этих факторов не имеют существенного значения. Экологическое невежество — нежелание изучать законы взаимосвязи человека и окружающей среды; экологический нигилизм — нежелание руководствоваться этими законами, пренебрежительное к ним отношение. Нигилист может и обладать знаниями этих законов, но относиться пренебрежительно к их применению, игнорировать их в экономической деятельности. Экологическое невежество и экологический нигилизм в сочетании с потребительской психологией заняли господствующее место среди проблем охраны окружающей природной среды.