Экологические проблемы современных городов и сельских населенных мест Казахстана

Одной из важнейших глобальных экологических проблем является сохра-нение биологического разнообразия. Экосистемы Казахстана отличаются уни-кальностью биологического разнообразия в экосистемах Центральной Азии и континента в целом. Вместе с тем, под влиянием антропогенных факторов в Казахстане стала снижаться численность многих видов животных и сокращаться область их обитания. Основные направления сохранения биологического разнообразия: оценка состояния и инвентаризация объектов биологического разнообразия на разных уровнях его структурной организации (видовом, популяционном, биогеоценотическом, ландшафтном и региональном); развитие сети особо охраняемых природных территорий  и поддержание природных популяций редких видов с помощью их искусственного воспроизводства; восстановление биологического разнообразия на нарушенных территориях с учетом современных природных и антропогенно-стимулированных процессов.       

Серьезной проблемой является  опустынивание и деградация земель.  В Казахстане значительные площади (66% территории) в той или иной степени подвержены процессам опустынивания и деградации, что приводит к выводу земель из сельхозоборота.  Это обусловлено экстенсивным ведением сельского хозяйства, загрязнением территорий разработки месторождений полезных ископаемых, районов транспортировки и переработки углеводородного сырья, в том числе нефтепродуктами и радиоактивными соединениями. Для предотвращения указанных процессов необходимо:  восстановление деградированных земель и плодородия почв;  совершенствование системы государственного управления землепользованием;  внедрение экономических механизмов экологически устойчивого землепользования.         

Кроме перечисленных глобальных экологических проблем, в Республике Казахстан выделены национальные экологические проблемы. Существуют зоны экологического бедствия (Аральский и Семипалатинский  регионы).  
В этих зонах, вследствие неблагополучной экологической обстановки нанесен существенный вред здоровью населения и произошли разрушения естественных экологических систем, деградация флоры и фауны.  
           Основные направления решения проблем: комплексный анализ социально-экономических и экологических условий проживания населения в зонах экологического бедствия;  разработка оздоровительно-реабилитационных мероприятий с учетом экологической оценки территорий Приаралья и Семипалатинского региона и последствий влияния ядерных взрывов и иных факторов на здоровье населения и окружающую среду;  разработка Программ внутренней миграции населения и хозяйственного использования территорий зон экологического бедствия. 
      Широкое освоение углеводородных ресурсов государствами бассейна Каспийского моря увеличивает масштаб негативного воздействия на морские и прибрежные экосистемы. В соответствии с Государственной  программой освоения казахстанского сектора Каспийского моря [6] было предусмотрено проведение специальных исследований по определению предельно возможного уровня добычи нефти без нанесения ущерба морским экосистемам, ликвидация бесхозных скважин и других исторических загрязнений и принятие мер по прекращению сжигания попутного газа на факелах.  В настоящее время проводится работа на международном уровне по принятию проектов Рамочной конвенции по защите окружающей морской среды Каспийского моря и региональной Стратегии приоритетных действий, в которых определены основные направления по использованию коммерческих ресурсов Каспийского моря и общего взаимодействия между прикаспийскими странами в отношении предстоящих мероприятий по охране экосистемы Каспия.      

Окружающая среда оказывает также влияние  на здоровье населения.  
Установлено, что многие виды заболеваний человека прямо или косвенно связаны с негативными изменениями в окружающей среде, но недостаточно изученными остаются вопросы определения причинно-следственных связей заболеваемости населения с экологическими факторами. В этой связи необходимо расширение работ в области медицинской экологии с проведением медико-оценочно-мониторинговых географических исследований.Одним из важных вопросов являетсявоздействие полигонов военно-кос-мического комплекса. В настоящее время функционируют 4 военно-испыта-тельных полигона и комплекс "Байконур". Особую опасность для окружающей среды представляют упавшие на землю фрагменты ракет, разливы высокотоксичного топлива и другие факторы, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду.  В этой связи необходима организация работ по мониторингу экологического состояния территорий полигонов с разработкой комплекса мероприятий по ликвидации последствий их деятельности.          

Решению локальных экологических проблем отводится немаловажная роль в политике Казахстана. К ним относятся: загрязнение воздушного бассейна(выбросы от предприятий   цветной металлургии, теплоэнергетики, черной металлургии, нефтегазового комплекса); истощение и загрязнение водных ресурсов (интенсивное загрязнение предприятиями горнодобывающей, металлургической и химической промышленности, коммунальными службами городов); радиоактивное загрязнение (наличие крупных ураноносных геологических провинций, множества мелких месторождений и рудопроявлений урана, которые обуславливают повышенный уровень естественной радиоактивности); накопление промышленных и бытовых отходов;  чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера. 

4. Сельское хозяйство как источник продовольственных ресурсов.

 Человек в сельскохозяйственной  деятельности, используя земельные, водные, растительные, животные и энергетические ресурсы, обеспечивает себя, в первую очередь, пищей, оказывая на природу большее воздействие, чем в любой другой деятельности. В конце XX - начале XXI вв ежедневно в мир приходило около 250 тысяч человек, которых нужно накормить, одеть и обеспечить жильем. Ожидается, что к 2020 году население Земли достигнет 8 млрд. человек. Для того, чтобы прокормить в течение ближайших 20-25 лет такое количество людей, потребуется столько же продовольствия, сколько его было произведено с момента зарождения земледелия около 10 тыс. лет назад и до настоящего времени. Производство достаточного количества продовольствия для обеспечения населения Земли в продуктах питания является одной из многих сложных, взаимосвязанных проблем. Другая важная проблема - качество пищи, наличие в ней необходимых организму белков, витаминов, микроэлементов и т.д. Важно и управление мировыми сельскохозяйственными системами, которое должно осуществляться таким образом, чтобы свести к минимуму вредное воздействие на окружающую среду производства и распределения продовольствия. Почва, как уже было отмечено ранее, это основа для получения сельскохозяйственных культур, главное богатство, от которого зависит наше существование. Она является основным средством сельскохозяйственного производства, главным источником продуктов питания. Море и искусственные производственные площади (гидропоника, теплицы) играют значительно меньшую роль в производстве продуктов питания. Из океана человек берет около 30-40 млн. тонн морской рыбы, беспозвоночных животных, водорослей. На Земле сегодня насчитывается около 80 тысяч видов съедобных растений, а кормят человечество только 30 сельскохозяйственных культур. Пшеница, рис, кукуруза, картофель являются основными, дают больше продовольствия, чем все остальные культуры вместе взятые. По данным ФАО, с поверхности суши, на почвах Евразии, Австралии, Африки, Америки (без социалистических стран) ежегодно получают около 300 млн. тонн пшеницы, такое же количество риса, 250 млн. тонн кукурузы, 200 млн. тонн ячменя, овса, ржи, 100 млн. тонн сорго, проса, 300 млн. тонн картофеля, 100 млн. тонн фруктов, 60 млн. тонн бобовых, 30 млн. тонн помидоров и лука, 60 млн. тонн чистого сахара, 20 млн. тонн растительного масла, 100 млн. тонн мяса, 400 млн. тонн молока. В целом значение сельского хозяйства для человека огромно (рис.1). До появления сельского хозяйства все наземные фотосинтезирующие растения и животные могли поддержать существование около 10 млн. человек. С развитием сельского хозяйства 10% земли было вспахано, удобрено, орошено человеком. В 90-х годах XX в. эта земля обеспечивала существование более 5 млрд. человек. Рис. 1. Значение сельского хозяйства для человека.  

5. Влияние сельскохозяйственной деятельности человека на экологическое равновесие в природе.

Распространение сельскохозяйственных культур оказало огромнейшее, нередко катастрофическое влияние на наземные экосистемы. Уничтожение лесов на обширных территориях, нерациональное использование земель умеренных и тропических зон безвозвратно разрушило исторически сложившиеся здесь экосистемы. Вместо естественных биоценозов, экосистем, ландшафтов появились агросфера, агроэкосистемы, агроценозы, аграрные ландшафты и т.д. Агросфера - глобальная система, объединяющая всю территорию Земли, преобразованную сельскохозяйственной деятельностью человека. Агроэкосистемы - экосистемы, измененные человеком в процессе сельскохозяйственного производства. Это сельскохозяйственные поля, огороды, сады, виноградники, полезащитные лесные полосы и т.д. Основой агроэкосистем являются агроценозы. Агроценозы - биоценозы на землях сельскохозяйственного пользования, созданные с целью получения сельскохозяйственной продукции, регулярно поддерживаемые человеком биотические сообщества, обладающие малой экологической надежностью, но высокой продуктивностью (урожайностью) одного или нескольких избранных видов (сортов, пород) растений или животных. Аграрный ландшафт - экосистема, сформировавшаяся в результате сельскохозяйственного преобразования ландшафта (степного, таежного и т.д.). Агроэкосистемы до начала ХХ в. по М.С. Соколову и др. (1994) были еще достаточно разнообразны: целинные земли, леса, ограниченные районы многоотраслевого оседлого хозяйства характеризовались незначительным изменением мест обитания. Агроэкосистемы имели своих первичных производителей (дикорастущие растения), которыми человек питался непосредственно или косвенно через дичь, домашних животных. Первичные производители - автотрофы обеспечивали человека растительным волокном, лесоматериалами. Человек являлся основным консументом этой экосистемы, в которой имелось также значительное число диких и домашних животных, обладающих большой суммарной массой. Вся потребляемая человеком продукция трансформировалась в отходы (отбросы), разрушаемые и перерабатываемые редуцентами или деструкторами до простых веществ (нитраты, фосфаты, другие минеральные соединения), которые вновь использовались автотрофами в процессе фотосинтеза. Самоочищение земель и вод здесь осуществлялось полностью, и круговорот веществ в экосистеме не нарушался. Приток солнечной энергии, получаемой человеком в виде химической энергии в процессе обмена веществ при питании (около 4000 ккал/сут. на одного человека), равнялся примерно такому же количеству энергии, которую человек использовал в виде тепловой (сжигание дров) и механической (тягловая сила) энергии. До ХIХ в. в процессе аграрной цивилизации использовалась энергия, которая была накоплена в течение одного вегетационного периода первичными консументами, а также аккумулированная в течение многих лет деревьями. Общее же количество используемой одним человеком энергии (около 22000 ккал/сут.) лишь вдвое превышало энергопотребление человеком неолита (около 10000 ккал/сут.). Таким образом, при становлении аграрной цивилизации экосистема человека имела высокий уровень гомеостаза. Несмотря на антропогенное изменение или замещение экосистем, деятельность человека вписывалась в биогеохимический круговорот и не изменяла притока энергии в биосферу. Необратимые, глобальные изменения биосферы Земли под влиянием сельскохозяйственного производства резко усилились в ХХ столетии. В 70-90 годах ХХ в. внедрение интенсивных технологий (монокультура, высокопродуктивные, но незащищенные сорта, агрохимикаты) сопровождалось водной и ветровой эрозией, вторичным засолением, почвоутомлением, деградацией почв, обеднением эдафона и мезофауны, уменьшением лесистости, увеличением распаханности и т.д.  

6. Гигиеническая характеристика сельскохозяйственных производственных объектов.

Производственная зона сельского пункта – это часть его территории, на которой размещаются постройки и сооружения производственного назначения, объединенные в производственные комплексы, т.е. в группы зданий и сооружений, связанные технологическими процессами и санитарно-техническими устройствами. Состав и характер производственных комплексов зависят от специализации, объема и организации производства в данном хозяйстве. К производственным комплексам относятся: животноводческие, птицеводческие и звероводческие фермы; комплексы по приготовлению кормов и первичной обработке сельскохозяйственной продукции; цеха и заводы по переработке сельскохозяйственных продуктов; ремонтно-механические дворы (комплексы по ремонту и хранению сельскохозяйственных машин); комплексы по изготовлению строительных материалов и конструкций; складские помещения; хозяйственные дворы. Для гигиенической характеристики сельскохозяйственных производственных объектов используют результаты исследований загрязнения атмосферного воздуха, водоемов и почвы, а также данные анкетного опроса населения, проживающего вблизи этих объектов. Установлено, что наибольшую опасность для водных объектов и почвы представляют отходы животноводства. Животноводческие комплексы являются массивными источниками загрязнения атмосферного воздуха органическими веществами и более чем 20 химическими соединениями (амины, сульфиды, меркаптаны и др.). обнаружено также значительное загрязнение атмосферного воздуха микроорганизмами. Дальность распространения зависит от мощности объекта, технологического режима его работы и санитарного состояния и может достигать от 1000 до 5000 м.

7. Побочное действие минеральных удобрений.

Химизация сельского хозяйства, проводящаяся нарастающими темпами, занимает далеко не последнее место в ряду антропогенных факторов, воздействующих на почвы и на природу в целом. В результате интенсивного использования удобрений в природной среде рассеивается ряд химических элементов, что приводит к нарушению круговорота веществ. Промышленный синтез азотных удобрений и их рассеивание по поверхности земли вносит серьезные изменения в его биогеохимический круговорот. Увеличение количества азота в природных средах за счет деятельности человека – опасное явление, так как вводимые в избытке нитраты не полностью денитрифицируются, а отсюда равновесие между процессами нитрификации и денитрификации нарушается. Ежегодно избыток нитратов достигает более 9 млн. тонн. Они аккумулируются в гидросфере, растениях, а в дальнейшем в пищевых продуктах, вызывают тяжелое отравление. В отличие от  азота фосфор характеризуется малой подвижностью, он почти полностью закрепляется в почве, обогащая ее. Вместе с тем фосфорные удобрения могут вызывать и отрицательные явления в виде накопления фтора, токсичного для человека и животных. Подобные явления наблюдаются и при использовании калийных удобрений. Большинство их содержит значительные количества хлора, который зачастую накапливается в почве и отрицательно влияет на ее агрофизические свойства. Заметное увеличение содержания цинка и фтора в почвах связано с применением фосфорных удобрений, в состав которых входят данные элементы. Дополнительное внесение минеральных удобрений нередко способствует загрязнению почв тяжелыми и токсическими металлами, которые через корм животных попадают в пищу человека. Таким образом, загрязняющие вещества оказывают и прямое влияние (разрушение и уменьшение урожая) и косвенное (аккумуляция этих веществ в почве, организмах животных и пищевых продуктах). Отсюда есть необходимость сбалансированного (по всем необходимым макро- и микроэлементам), умеренного применения удобрений, проведения учета накопления и определения потенциальной опасности для населения и животных нитратов, нитритов и N-нитрозосоединений, содержащихся в водах, осадках, почве и растениях. Важен также расчет максимально возможных уровней загрязнения азотными соединениями при орошении.. данные о балансе и равновесии соединений азота с взаимодействующими веществами вод и почв должны служить основой рекомендаций о нормах, дозах и способах применения минеральных и органических удобрений, а также об использовании биологического азота для каждой сельскохозяйственной культуры севооборота. Известкование и внесение в дерново-подзолистые почвы органических удобрений – важное условие уменьшения вредных для окружающей среды потерь питательных веществ. Снижение почвенной кислотности повышает эффективность удобрений в целом, а органические удобрения при этом существенно увеличивают водоудерживающую способность почвы и сорбционные свойства, что повышает ее плодородие, улучшает физико-химические свойства и обеспечивает более полное использование растениями питательных веществ, содержащихся в почве.

8. Воздействие пестицидов на агроэкосистемы.

Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, относятся в сельском хозяйстве, относятся к различным классам, главным образом, органических соединений (хлорорганические, фосфорорганические, симметричные триазины, гетероциклические соединения и др.), обладают токсичностью не только для вредных организмов, но и человека, животных, несут опасность для окружающей среды. Пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения всей экосистемы, в которую его внедрили. Из совокупности экологических свойств, присущих всем пестицидам, действия их никогда не бывают однозначными:  Пестициды, как правило, имеют широкий спектр токсического действия как на виды растений, так и на виды животных. Отсюда названия инсектициды, фунгициды, гербициды и т.д. вводят в заблуждение, так как не дают представления о реальном диапазоне воздействия этих веществ.  Пестициды очень токсичны для животных и человека.  Человек использует пестициды для уничтожения ограниченного числа организмов, составляющих не более 0,5% общего числа видов, населяющих биосферу, в то время как пестициды при применении воздействуют на все живые организмы.  Пестициды всегда при проведении защитных мероприятий направлены против популяций.  Действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их используют только в том случае, когда численность популяции вредителя достигает большого значения.  Нередко применяют значительно больше пестицидов, чем необходимо для уничтожения вредителя: преднамеренные излишки обработки полей объясняют «надежностью» и т. д.  Площади, на которых используются пестициды, значительны, составляют сотни миллионов гектаров.  Многие пестициды обладают длительным сохранением в почве от нескольких месяцев до 2-3 лет, а иногда и более. Стабильность пестицидов опасна различными последствиями, которые еще более усугубляют проблемы, связанные с этим видом загрязнения. Пестициды распространяются далеко за пределами тех агроэкосистем, где они применяются. Даже в случае использования наименее летучих компонентов более 50% активных веществ в момент воздействия переходит прямо в атмосферу. Большую опасность как источник загрязнения продуктов питания пестицидами представляет почва. В почву пестициды поступают различными путями: при непосредственном внесении их в почву для уничтожения почвообитающих вредителей, сорняков, с протравленными семенами, сносе препаратов при обработке посевов во время вегетации полевых культур, неосторожном выполнении различных операций с химическими препаратами (расфасовке, приготовлении рабочих растворов, транспортировке и т. д.), при поверхностном стоке с вышерасположенных участков, с осадками, оросительными, коллекторно-дренажными и сточными водами, с частицами почвы при ветровой эрозии. Пестициды после целенаправленного внесения или случайного попадания в почву могут вызывать в окружающей среде следующие изменения: - уничтожить вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур, сорные растения или изменить процессы роста и развития растений в желательном для человека направлении, а затем минерализоваться в течение разного периода времени; - вызвать нежелательные эффекты (фитотоксическое действие персистентных, например, гербицидов, на последующие культуры, изменение химического состава культурных растений в отрицательную сторону и т.п.). Пестициды или продукты их распада и превращения по отношению к почвенным микроорганизмам, которые в значительной степени определяют плодородие почвы, действуют по-разному: - угнетают их рост (некоторые фунгициды и средства для дезинфекции почвы); - нейтрально-подавляющее большинство инсектицидов; - изменяют их видовой состав в течение определенного периода. Пестициды прямо или косвенно влияют на доступность питательных элементов, которые, в свою очередь, воздействуют на персистентность химических средств защиты растений непосредственно химическим способом или изменением микробиологических процессов. После применения пестицидов в сельском хозяйстве значительная часть их вымывается из почвы и попадает в водоемы. Они могут ухудшать вкус, запах и цвет пресной воды. Многие пестициды устойчивы в водной среде и могут накапливаться в отдельных органах животных. Установлено, что до 25% применяемых пестицидов попадает в водные экосистемы. Водный дренаж с полей, обработанных пестицидами, загрязняет не только небольшие водоемы, реки, но и эстуарии (широкое устье реки, впадающее в море или океан). В Средней Азии при орошении сельскохозяйственных культур коллекторно-дренажными водами выносится 1,1-2,5% хлорорганических и 0,2-0,5% фосфорорганических препаратов от общего количества внесенных на поля. В сбросных водах содержится 11,5% хлорорганических соединений, которые используются при первой и второй обработках полей, и около 0,3% фосфорорганических пестицидов. Суммарный вынос пестицидов, включая и дефолианты, составляют 2,5-4,2% от количества применяемых. Заслуживает пристального внимания изучение путей миграции пестицидов, применяемых в рисоводстве. Они легко попадают в коллекторно-дренажные воды и разносятся ими на большие расстояния. Например, пропанид обнаруживается в лиманах Азовского и Черного морей. При анализе свыше десяти видов рыб (линь, лещ, окунь, судак, тарань и др.) в органах и тканях был найден препарат и его метаболиты. Пропанид накапливается и в высших водных растениях. Водные организмы способны концентрировать пестициды, в большей или меньшей степени становясь источниками распространения их по трофическим цепям. Наибольшим коэффициентом кумуляции характеризуются водные беспозвоночные, особенно личинки некоторых насекомых и ракообразных. Таким образом, применение пестицидов влечет за собой отрицательные последствия для отдельных видов и биоценозов в целом. С экологической точки зрения, различают несколько форм воздействия пестицидов. Первая категория форм воздействия называется демэкологической, выражается совокупностью нарушающих воздействий на уровне популяций отдельных видов, чувствительных к какому-либо фитосанитарному веществу. Последствия подобных воздействий проявляются быстро и обусловлены повышенной токсичностью таких веществ для видов растений и животных. Это вымирание определенной части особей, входящих в состав зараженной популяции, прямо пропорциональное дозе примененного вещества. Пестицид является экологическим фактором, который не зависит от плотности популяции, т.е. какой бы ни была численность популяции, занимающей определенную территорию, данная концентрация пестицидов вызовет одинаковый процент смертности в популяции. Другие демэкологические эффекты характеризуются замедленным действием. Например, есть пестициды, как уже было отмечено выше, обладающие свойством накапливаться в пищевой цепи до тех пор, пока животное – пищевой объект хищника не достигнет критического порога, с которого начинается хроническая интоксикация. Помимо высокого уровня смертности вследствие хронической интоксикации, имеется и другая форма влияния пестицидов на биологические виды, не столь явная, но не менее вредная, которая выражается в уменьшении биотического потенциала вида. Хроническая интоксикация может изменить коэффициент рождаемости путем снижения обычной плодовитости или снижения выживаемости яиц и молодняка, или в связи с действием указанных факторов одновременно. Эти отрицательные влияния сказываются на биотическом потенциале и в худшем случае могут привести к полной бесплодности популяции, подвергшейся интоксикации. Наряду с демэкологическими воздействиями пестицидов различают и биоценотические воздействия. Так, если какое-то животное абсолютно нечувствительно к данному пестициду, все же численность его популяции может значительно уменьшиться из-за уничтожения тех растений или животных, которые служат ему добычей или пищей. С другой стороны, разрушение гербицидами растения-хозяина исключает из экосистемы тех насекомых и других беспозвоночных, для которых это растение служило пристанищем и на котором они паразитировали. Другие экологические последствия применения пестицидов характеризуются возрастанием численности популяций, плотность которых до применения пестицидов была относительно небольшой. Рост численности популяции может быть обусловлен исчезновением конкурирующего вида, имеющего аналогичные требования к корму и условиям гнездования или подавлением хищников и паразитов. Применение пестицидов вызывает необратимые потрясения структуры биоценоза, часто называемого нарушением биологического равновесия. Иногда оно, как это ни парадоксально, проявляется в увеличении численности этой популяции, которую собирались уничтожить. В связи с этим применение пестицидов в сельском хозяйстве должно быть строго регламентировано и использоваться только в том случае, когда другие методы защиты (агротехнические, селекционные, биологические и др.) не позволяют избежать потерь урожая возделываемых культур от вредителей, болезней и сорняков.