Общие понятия экологии. Глобальный экологический кризис

Интенсивность акустических колебаний звука измеряется по логарифмической шкале в децибелах (дБА) и отражает величину давления, которое оказывают звуковые волны на барабанную перепонку человеческого уха. Шум в 0 дБА создает зимний лес в безветренную погоду. Отдых и сон считаются полноценными, когда шум не превышает 25 — 30 дБА. В учреждениях и на предприятиях шум достигает 40 — 60 дБА. На шумных предприятиях некоторые категории людей работают при шуме до 70 дБА. Кратковременно допустим шум в 80 дБА. Более сильный шум вреден. Болевой порог лежит обычно в пределах 120 — 130 дБА, за которым возможно непосредственное повреждение слухового аппарата.

В соответствии с санитарными нормами  уровень шума около зданий в дневное время не должен превышать 55 дБА, а ночью (с 23 до 7 ч утра) — 45, в квартирах— соответственно 40 и 30 дБА.

Высота звука определяется частотой звуковых колебаний и измеряется в герцах (Гц), т.е. числом периодов (колебаний) в секунду. В диапазоне слышимых человеком звуков (от 16 до 20 тыс. Гц) самое неблагоприятное воздействие на человека оказывает шум, в спектре которого преобладают высокие частоты (выше 800 Гц); ультразвук (колебания с частотами выше 20 кГц) и инфразвук (колебания с частотами от 1 до 16 Гц) не воспринимаются человеческим ухом, но они также могут оказывать неблагоприятное воздействие. По данным австрийских исследователей, «шумовое загрязнение», характерное сейчас для больших городов, сокращает продолжительность жизни их жителей на 10—12 лет.

Реакция организма  на акустические воздействия разной интенсивности

 

Источник акустического  воздействия	Уровень звука, дБА	Реакция организма на длительное акустическое воздействие
Шум листвы, прибоя	20	Успокаивает
Средней силы звуки в квартире, классе	40	Гигиеническая норма
Шум внутри здания, расположенного на магистрали	60	Появляются чувство раздражения, утомляемость, головная боль
Телевизор	70
Поезд (в метро и на железной дороге)	80
Кричащий человек	80
Мотоцикл	90
Дизельный грузовик	90
Летящий реактивный самолет на высоте 300 м	95	Постепенное ослабление слуха, болезнь нервно-психического стресса (угнетенность, возбужденность, агрессивность), язвенная болезнь, гипертония
Шум на текстильной  фабрике	ПО
Звук плейера	114	Вызывает звуковое опьянение наподобие алкогольного, нарушает сон и психическое здоровье, ведет к глухоте
Ткацкий станок	120
Отбойный молоток	120
Реактивный двигатель (при взлете на расстояние 25 м)	140—150
Шум на дискотеке	175

 

Установлено, что интенсивность  шума (в дБА) транспортных средств составляет:

легкового автомобиля — 65 — 80;

автобуса  — 80 — 85;

грузового автомобиля — 80 — 90;

обычного поезда — 95—100;

самолета  на взлете — 110—130;

крупного реактивного самолета — 155—160.

 Здоровые  барабанные перепонки без ущерба  могут переносить шум плейера в 110 дБ максимум 1,5 мин. Французские специалисты отмечают, что нарушения слуха в век плейера активно распространяются на молодых людей, и после плейера эти люди вынуждены будут перейти к слуховым аппаратам. Даже низкий уровень громкости мешает концентрации внимания при умственной работе. Музыка, пусть совсем тихая, снижает внимание ученика при выполнении домашнего задания. Когда звук нарастает, организм в большом количестве производит гормоны стресса, например, адреналин. При этом сужаются кровеносные сосуды, замедляется работа кишечника. В дальнейшем все это может привести к нарушениям работы сердца и кровообращения. Эти перегрузки — причина каждого 5 — 10-го инфаркта.

Первый симптом  ухудшения слуха называется «эффектом  званного ужина». На многолюдном вечере человек перестает различать отдельные голоса, не может понять, почему все смеются. Человек начинает избегать многолюдных встреч, что ведет к его социальной изоляции. Многие люди с нарушенным слухом впадают в депрессию и даже страдают иногда манией преследования.

 

Как показали исследования, неслышимые звуки  также могут оказать вредное воздействие на здоровье человека.

Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психическую сферу человека: поражаются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, появляется ощущение ужаса, растерянности, тревоги, испуга, страха. По мнению ученых, именно инфразвуками, неслышно проникающими сквозь самые толстые стены, вызываются многие нервные болезни жителей крупных городов. Давно подмечено, что животные начинают беспокоиться задолго до первых признаков землетрясения или извержения вулкана. Ученые считают, что в основе такого поведения лежат инфразвуки, издаваемые подземной стихией, которые и вызывают у животных панику.

Ультразвуки, занимающие заметное место в гамме производственных шумов, также опасны. Механизм их действия на живые организмы крайне многообразен. Особенно сильно их отрицательному воздействию подвержены клетки нервной системы.

Шум обладает кумулятивным эффектом, то есть акустическое раздражение, накапливаясь в организме, все сильнее угнетает нервную систему. Несмотря на то, что со временем развивается привычка к шуму (у людей, связанных с «шумным производством», а также у жителей, чьи окна выходят на проезжую часть улиц, либо чьи дома расположены вблизи железнодорожных вокзалов или аэропортов), фнзиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна. Это означает, что шум совершает свое разрушительное действие, несмотря на то, что человек к нему привык и как бы его не замечает.

Шум стал бедствием современного мира и, по мнению ряда ученых, самым нежелательным продуктом технической цивилизации. По воздействию на организм он иногда даже более вреден, чем химическое загрязнение.

 

 

 

 

3. Биологическое  загрязнение

1. Чрезвычайно опасными являются биологические загрязнения, которые вызываются патогенными микроорганизмами. Такие эпидемии, как холера, оспа, чума вызываются бактериями, грипп, СПИД — вирусами. Недостаточно очищенные и обезвреженные бытовые сточные воды содержат большой комплекс патогенных микроорганизмов, вызывающих кожные, кишечные, глистные заболевания. Однако бактерии содержатся повсеместно и жизнь на земле была бы не возможна без этих одноклеточных микроорганизмов, помогающих разлагать и утилизировать органические остатки.

2. Более того, существуют непатогенные или условно-патогенные микроорганизмы, которые в качестве биотопа (места обитания) избрали организм человека. Так, полости рта, носа, толстого кишечника, влагалища являются местом обитания многих микроорганизмов, которые не только не вредят человеку, но и стимулируют его защитные силы, способствуют перевариванию остатков пищи, вырабатывают витамины. Однако превышение нормы при неблагоприятных для человека условиях (изменение температуры окружающей среды, снижение иммунитета и пр.) количества этих микроорганизмов изменяет соотношение микроорганизмов, приводя к дисбактериозу, а это уже болезнь. При этом условно-патогенные организмы, которые в норме являются сапрофитами (такие, как дрожжеподобные грибки — кандиды и некоторые вирусы) вызывают заболевания — кандидозы и ОРВИ соответственно.

3. В отдельную группу стоит отнести лекарственные загрязнения. Некоторые лекарственные препараты даже в терапевтической дозе оказывают неблаготворное влияние на организм человека. Такие препараты, как амидопирин, фенацетин запрещены к производству, так как являются выраженными канцерогенами. Антибиотики тетрациклинового ряда обладают ототоксичеким эффектом. При неправильном подборе дозы, они, поражая слуховой нерв, вызывают глухоту. А прием тетрациклина во время беременности может вызвать глухоту у новорожденного ребенка. Кроме того, многие антибиотики поражают биоценоз кишечника и других внутренних сред организма, вызывая дисбактериозы и кандидозы.

К особому виду загрязнений  относятся загрязнения внутренней среды организма за счет использования в пищу нетрадиционных продуктов питания, в том числе белка микробного происхождения, выращенного на различном сырье. В качестве микроба-продуцента предлагают к использованию условно-патогенные грибы кандида альбиканс, а в качестве среды культивирования — нормальные парафины нефти. В этом случае внутренняя среда организма человека может подвергнуться загрязнению нетрадиционными для нее жирными кислотами с нечетным количеством атомов углерода, нетипичными для макроорганизма аминокислотами, остаточными количествами среды культивирования, а также антигенными детерминантами микроба-продуцента, что может привести к различным заболеваниям, в том числе к кандидозам.

В последнее время широко обсуждается вопрос, связанный с загрязнением внутренней среды человека чужеродным генетическим материалом, получаемым организмом при употреблении в пищу продуктов, полученных с применением технологии генной инженерии.

Эти продукты называются трансгенными. Их получают из растений, в клетку которых вмонтирован чужеродный ген. Эти растения ничем не отличаются от своих «собратьев», за исключением одного гена, который наделяет растение каким-то новым качеством. В частности, благодаря «особому» гену колорадский жук не ест картошку, растения не болеют, помидоры подолгу, не перезревая, висят на кусте и т.д.

 

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

 

В XX в. мощность, используемая человеком на отопление, освещение, транспорт, промышленное и сельскохозяйственное производство, обработку и передачу информации и т.п., достигла в среднем 2 — 3 кВт/чел.

 На душу населения  современный человек затрачивает почти в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек.

Так, в США удельная мощность потребления невозобновимых ископаемых ресурсов энергии на одного человека превышает 10 — 12 кВт/чел.

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

В настоящее  время свои энергетические потребности человечество удовлетворяет в основном за счет углеродсодержащих видов топлива (каменного угля, нефти, газа, дров, сланцев, торфа) и урана.

С 1973 по 1998 г. глобальное потребление  энергоносителей возросло в 5 раз.

Разведанные запасы каменного угля оцениваются в 1280 млрд т, нефти — 137 млрд т (1993 г.) (66% на Среднем Востоке), газа — 142 трлн м³ (40% в Восточной Европе и СНГ, 36% — в России, 32% — на Среднем Востоке (данные на 1993 г.)).

Прогнозируемые (неразведанные) запасы нефти в 1993 г. оценивались в 100—120 млрд т, угля — 3860 млрд т, газа — 400 трлн м³, в том числе в России 236 трлн м³. В 1995 г. добыча нефти составляла 3,32 млрд т в год (Средний Восток давал 30% добычи, СНГ — 13, Россия -11, США - 11%), газа - 2,3 трлн м³ (СНГ - 35, Россия — 29, США — 25 %). В 2000 г. добыча нефти возросла до 3,5 млрд т.

Таким образом, при современном  уровне добычи нефти и газа их запасы кончатся после 2050 г.

Запасы урана ²³⁵U, который используется в качестве топлива для реакторов на тепловых нейтронах, будут исчерпаны к 2050 году.

Альтернативные источники  энергии — энергия ветра, солнца, геотермальная энергия (энергия  горячих подземных вод), энергия течений — пока вносят незначительный вклад в мировое производство энергии.

Важную роль в жизни  населения развивающихся стран играют дрова. По данным ФАО, в 1998 г. более 2 млрд человек в странах Азии, Африки и Латинской Америки (примерно до 90% сельского и более 30% городского населения) для приготовления пищи и обогрева используют древесину. На эти цели в развивающихся странах расходуется 80 % древесины.

 

2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ

В типичной тепловой электростанции (ТЭС) происходит сжигание углеродсодержащего топлива, и под действием этого тепла в котле возникает пар с температурой Т= 600 °С, который приводит в движение турбину, связанную с ротором трехфазного синхронного генератора.

  Недостатки:

1. Необходимость использования проточной воды, которая от пара нагревается, приводит к тепловому загрязнению окружающей среды. Кроме того, создание, передача и использование электрической энергии ведут к электромагнитному загрязнению окружающей среды. В результате теплового загрязнения воздушной среды температура вокруг ТЭС повышается на 3°С, что приводит к повышению туманности атмосферы и возникновению смога. Тепловое загрязнение водной среды приводит к снижению содержания растворенного кислорода в воде и развитию процессов эвтрофикации.

2. Сжигание углеродсодержащих топлив приводит к появлению двуокиси углерода СО₂, которая выбрасывается в атмосферу и способствует созданию парникового эффекта.

3. Наличие в сжигаемом угле добавок серы приводит к появлению окислов серы, они поступают в атмосферу и после реакции с парами воды в облаках создают серную кислоту, которая с осадками падает на землю. Так возникают кислотные осадки с серной кислотой.

3. Другим источником кислотных осадков являются окислы азота, которые возникают в топках ТЭС при высоких температурах (при обычных температурах азот не взаимодействует с кислородом атмосферы). Далее эти окислы поступают в атмосферу, вступают в реакцию с парами воды в облаках и создают азотную кислоту, которая вместе с осадками попадает на землю. Так возникают кислотные осадки с азотной кислотой. Общее количество выбросов оксидов серы и азота в мире ежегодно составляет 250 млн. т. В России отмечены случаи выпадения осадков с pH =2,3, что соответствует кислотности уксуса. В России очаги приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск.

ТЭС на угле, вырабатывающая электроэнергию мощностью 1 ГВт = 10⁹ Вт, ежегодно потребляет 3 млн т угля, выбрасывая в окружающую среду 7 млн т СО₂, 120 тыс. т двуокиси серы, 20 тыс. т оксидов азота NO₂ и 750 тыс. т золы.

 

 

 

3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АТОМНОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ

Важную роль во многих странах играет атомная энергетика

В 2000 г. в мире эксплуатировалось 437 энергоблоков АЭС. Электроэнергия на АЭС вырабатывается в 25 странах мира. По абсолютной мощности первое место занимают США (109 реакторов), второе — Франция (56 реакторов), третье — Япония (51 реактор), четвертое — Великобритания (35 реакторов), пятое — Россия (29 реакторов).