Границы жизни в биосфере. Антропогенные воздействия на биосферу, экологические проблемы и пути их решения

Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие выражается в истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабы использования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в некоторых регионах (например, в угольных бассейнах). Если на заре цивилизации человек использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, в начале XX втекало 60, то сейчас более 100 - почти всю таблицу Менделеева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд. т. руды, топлива, минеральных удобрений.

Быстрый рост потребностей в топливе, металлах, минеральном сырье и их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов, при сохранении современных темпов добычи и потребления разведанные запасы нефти будут исчерпаны уже через 30 лет, газа - через 50 лет, угля - через 200. Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическими ресурсами, но и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через 500-600 лет, железа - 250 лет, цинка - 25 лет, свинца - 20 лет) и минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера[4].

Вот далеко не полная картина экологической ситуации на нашей планете в настоящее время. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы.

 

3. Экологические  проблемы в атмосфере, гидросфере и литосфере.

 

Радиационные загрязнения имеют существенное отличие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая.

В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхождения и радиоактивных нуклидов, находящихся в окружающей среде. Внутреннее облучение создается радиоактивными элементами, попадающими в организм человека с воздухом, водой и пищей.

Для количественной характеристики воздействия излучения на человека используют единицы - биологический эквивалент рентгена (бэр) или зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр. Так как радиоактивное излучение может вызвать серьезные изменения в организме, каждый человек должен знать допустимые его дозы.

В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю свою жизнь около 7 бэр. В этих дозах облучение не приносит вреда человеку. Однако есть такие местности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди, живущие в высокогорных районах, за счет космического излучения могут получить дозу в несколько раз большую. Большие дозы излучения могут быть в местностях, где содержание естественных радиоактивных источников велико. Так, например, в Бразилии (200 км от Сан-Паулу) есть возвышенность, где годовая доза составляет 25 бэр. Эта местность необитаема.

Наибольшую опасность представляет радиоактивное загрязнение биосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы достаточно широко используются в различных областях. Халатное отношение к хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное заражение биосферы связано, например, с испытаниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных объектах.

В настоящее время все острее встает проблема складирования и хранения радиоактивных отходов военной промышленности и атомных электростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии поставило перед человечеством новые серьезные проблемы.

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

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

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

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

3.2 Кислотные осадки, причины и последствия:

 Кислотными могут  быть не только дожди, но и  снег, роса и даже туман. С виду  это обычные осадки, однако их  кислотные показатели намного  выше нормы, с чем и связано  их негативное воздействие на  окружающую среду. Механизм образования  кислотных дождей таков: выхлопные  газы и другие промышленные  отходы, содержащие большие дозы  окиси серы и натрия, попадают  в атмосферу, где связываются  с капельками воды, образуя слабоконцентрированный  кислотный раствор, который в  виде атмосферных осадков выпадает  на землю, причиняя непоправимый  вред природе. Кислотные дожди  отравляют воду, которую пьют  животные; попадая в водоемы, они  медленно уничтожают местную  флору и фауну, убивают сельскохозяйственные  посевы, проливаясь над полями, попадая  в почву, отравляют ее. Даже инженерным  сооружениям такие осадки наносят  существенный ущерб, разъедая каменные  стены зданий и подтачивая  железобетонные несущие конструкции. Кислотные осадки - участь не только  крупных городов и промышленных  зон, ядовитые облака могут переноситься  воздушными массами на тысячи  километров и выпадать над  лесами и озерами.

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

Основной причиной истощения озонового слоя является применение людьми хлорфторуглеводородов (фреонов), широко используемых в производстве и быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей. аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают озон. Сами же они разрушаются очень медленно, в течение 50-200 лет. В 1990 г. в мире производилось более 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ[4].

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

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

Учитывая опасность, нависшую над планетой, международное сообщество сделало первый шаг к решению этой проблемы. Подписано международное соглашение, по которому производство фреонов в мире к 1999 г. должно сократиться примерно на 50% .

3.4 Общее загрязнение воздуха в городах и его последствия:

В атмосферу современного города с технологическими выбросами промышленных предприятий, тепловых электростанций, выхлопными газами авто и авиатранспорта поступают пыль, зола, оксиды серы, углерода, азота, фенол, тяжелые металлы и другие вещества. Часть соединений серы и азота выпадает из атмосферы в виде аэрозолей и пыли, другая – растворяется в водяных каплях и в виде кислотных дождей загрязняет почву, реки, озера, растения.

Загрязнители, попадающие в атмосферу, разносятся воздушными течениями, реагируют с другими загрязнителями, перемешиваются, в результате чего в некоторых случаях их воздействие на окружающую среду и здоровье человека оказывается более сильным, чем действие каждого из них в отдельности.

Задымление воздуха ведет к ухудшению микроклимата городов, увеличивается количество туманных дней, уменьшается прозрачность атмосферы, снижается освещенность, уменьшается ультрафиолетовая радиация.

Особенно неблагоприятно действуют на организм человека попадающие в атмосферу тяжелые металлы. Они являются, как правило, ядами широкого спектра  действия, т.е. поражают центральную нервную систему, печень, почки обладают мутагенными и канцерогенным действиям. Наиболее опасными среди них являются свинец, ртуть и хром. Токсичными являются цинк, медь, марганец и др.

В эпоху научно-технического прогресса человечество вышло на качественно новый этап взаимодействия с природой. Результатом этого стало возникновение угрозы нормальному существованию присущих природе круговоротов. Если раньше жизнепригодное состояние природной среды вполне обеспечивалось естественными механизмами саморегуляции, то сейчас эти возможности существенно подорваны, а где-то и исчерпаны полностью.

В результате возникают последствия, которые я рассмотрела на примере загрязнения атмосферы.

Последствия, вызываемые загрязнением атмосферы

Одним из основных источников загрязнения атмосферы является транспорт. В последние годы транспортные загрязнения составляют около 40% от общих выбросов. С выхлопными газами автомобилей ежегодно в воздух попадает 250 тыс. т. свинца. Кроме того, в атмосферу попадают твердые частицы: пыль, копоть, сажа. Только при производстве цемента почти пятая его часть, а это более ПО млн. т, выбрасывается  в атмосферу в виде пыли.

К числу наиболее значительных антропогенных изменений в атмосфере относятся:

Парниковый эффект

Разрушение озонового слоя

Кислотные дожди

Фотохимический смог

 

 

Основные способы борьбы с загрязнением атмосферы

 

К таким способам относятся:

1. Контроль за качеством  атмосферного воздуха. В России  такой контроль ведется более  чем в 450 городах и промышленных  центрах в основном по содержанию  пыли, двуокиси серы, окислов серы, окиси углерода.

2. Внедрение безотходных  и малоотходных производств.

3. Внедрение газоочистных  и пылеулавливающих установок  на промышленных предприятиях.

4. Уменьшение вредных  выбросов автотранспорта в атмосферу.

5. Применение автоматизированных  систем управления (АСУ) городским  транспортом.

6. Организация пешеходных  зон с полным запретом въезда  транспорта.

Таким образом, решение проблемы загрязнения атмосферы – сложная задача, требующая больших средств, проведения целого ряда комплексных мероприятий.

3.5 Загрязнение  природных вод

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

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

Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

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

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

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

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

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

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

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