Техногенная нагрузка

Развитие технологии часто осуществляется при полном пренебрежении к природе. Этот конфликт между обществом и природой создает угрозу появления необратимых изменений в природных экосистемах, подрыва естественных условий и ресурсов существования нынешнего и будущих поколений жителей планеты Земля.

Рекомендуемая литература

Контрольные (экзаменационные, зачетные) вопросы

1. Определение и характеристика экологических факторов.

2. Абиотические факторы.

3. Биотические факторы.

4. Антропогенные факторы.

5. Концепция лимитирующих факторов. Закон минимума Либиха.

6. Закон толерантности Шелфорда.

7. Оптимальные и экстремальные условия существования видов.

8. Устойчивость живых систем.

9. Экологические законы, характеризующие функционирование экосистем.

10. Понятие адаптации.

11. Что такое экологическая валентность?

12. Формы адаптаций.

13. Приспособление и угнетение.

14. Реакция популяций на резкие изменения окружающей среды.

20. Бiлявський Г. О., Падун М. М., Фудуй Р. С. Основи загальної екології. - Київ: «Либiдь». – 1995. –370 с.

21. Джигирей В.С., Сторожук В.М., Яцюк Р.А. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища. – Львів: Афіша, 2000. – 272 с.

22. Экология: Уч. Пособие / Под ред. С.А. Боголюбова. – М.: Знание, 1997. – 286 с.

23. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. – М: АКАДЕМА, 2002. – 479 с.

24. Мішина О.Ф. Десять лекцій з екології. – К.: 1991. – 98 с.

25. Валова (Копылова) В.Д. Основы экологии. Уч. пособ. – М.: 2002. – 321 с.

Министерство образования и науки Украины

Приазовский государственный технический университет

Кухарь В.В.,

Данилова Т.Г.

Тема 5: «Загрязнение биосферы, мониторинг её состояния и прогнозы развития»

Мариуполь, 2005

5. Загрязнение биосферы, мониторинг её состояния и прогнозы развития.

5.1. Характеристика загрязнений биосферы. Естественные и искусственные загрязнения. Современная ситуация на планете Земля характеризуется почти повсеместно резким ухудшением качества окружающей природной среды. Неблагоприятное воздействие человеческой деятельности распространилось на всю биосферу. При этом человечество непрерывно совершенствует способы этого пагубного воздействия, усложняются его методы, увеличиваются масштабы.

Где же выход из создавшейся обстановки? Известный американский эколог Б. Коммонер почти афористично ответил на этот вопрос в своем «законе»: «Природа знает лучше».

Жизнь растений и животных, существующая на Земле миллиарды лет, обусловлена процессами, сопровождающимися образованием значительных количеств отходов – естественных загрязнений. И в то же время развитие природы подчиняется законам безотходного производства.

В природе нет ничего лишнего, все отходы перерабатываются и находят свое место в организации новой жизни. Происходит естественный биогеохимический круговорот вещества.

К искусственным загрязнениям относят промышленные, транспортные, бытовые, сельскохозяйственные и др. загрязнения, возникшие в результате антропогенной деятельности.

В настоящее время усилия ученых и технологов во всех странах направлены на разработку малоотходных и ресурсосберегающих технологий, т.е. создание производства с минимальным количеством отходов, вредные воздействия которых не превышают допустимых санитарно-гигиенических норм, а также на экономное и рациональное использование природных ресурсов. Внедряя эти «экологически чистые» технологии необходимо помнить, что никакие очистные сооружения или малоотходные технологии не смогут восстановить устойчивость биосферы, если будут превышены её «пределы прочности».

5.2. Причины загрязнения биосферы. Планета Земля является единым домом человечества, которое сейчас живет в условиях, когда многие противоречия, конфликты, проблемы могут перерасти локальные рамки и приобрести глобальный общемировой характер. Вот эти проблемы: предотвращение угрозы новой мировой войны, сокращение разрыва в уровне экономического развития между развитыми странами Запада и развивающимися странами "третьего мира", стабилизация демографической ситуации на планете, охрана здоровья людей и предотвращение распространения СПИДа, наркомании. Во взаимосвязи со всем этим - экология.

Сегодня важно сознавать неразрывную связь природы и общества, которое носит взаимный характер. А.И. Герцен однажды сказал, что "природа не может перечить человеку, если человек не перечит её законам". История человечества свидетельствует как о благотворном влиянии деятельности людей на естественную среду обитания, так и о пагубных её последствиях. Общественная жизнь находится в постоянном изменении.

Немецкий философ начала XIX века Гегель утверждал, что общественное развитие есть движение вперёд от несовершенного к более совершенному. Критерии прогресса в развитии разума, общественной нравственности, что лежит в основе совершенствования всех сторон жизни общества. Вспомним известные слова тургеневского героя Базарова: "Природа - не храм, а мастерская, и человек в ней работник". К чему ведёт, и уже привела, эта установка сегодня, хорошо известно на конкретных фактах.

Среди причин загрязнения биосферы следует выделить:

· Рост масштабов хозяйственной деятельности человека и бурное развитие научно-технической революции, которые усилили отрицательное воздействие на природу, привели к нарушению экологического равновесия на планете.

· Рост потребления в сфере материального производства природных ресурсов. За годы после второй мировой войны было использовано столько минерального сырья, сколько за всю предыдущую историю человечества.

· Нерациональная эксплуатация природных ресурсов (как следствие из предыдущего пункта). Поскольку запасы угля, нефти, газа, железа и других полезных ископаемых невозобновляемы, они будут исчерпаны, по расчётам учёных, через несколько десятилетий. И даже ресурсы, которые постоянно возобновляются, на деле быстро убывают: вырубка леса в мировом масштабе значительно превышает прирост древесины; площадь лесов, дающих земле кислород, уменьшается с каждым годом; главный фундамент жизни - почвы - повсюду на Земле деградируют. В то время как Земля накапливает один сантиметр чернозёма за 300 лет, в настоящее время один сантиметр почвы погибает за три года.

· Загрязнение планеты (окружающей среды). Мировой океан постоянно загрязняется по причине расширения добычи нефти на морских промыслах. Огромные нефтяные пятна, из-за неизбежных аварий на транспорте, губительны для жизни океана. В океан сбрасываются миллионы тонн фосфора, свинца, радиоактивных отходов. На каждый квадратный километр океанической воды сейчас приходится 17 тонн различных отбросов суши. Самой уязвимой частью природы стала пресная вода. Сточные воды, пестициды, удобрения, ртуть, мышьяк, свинец и многие другие вредные ингредиенты в огромных количествах попадают в реки и озёра. Сильно загрязнены Днепр, Южный Буг, Дунай, Волга, Рейн, Миссисипи, Великие Американские озёра. По заключению специалистов, в некоторых районах земли 80 % всех болезней вызваны недоброкачественной водой. Загрязнение атмосферного воздуха превзошло все допустимые пределы. Концентрация вредных для здоровья веществ в воздухе превышает медицинские нормы во многих городах в десятки раз. Кислотные дожди, содержащие двуокись серы и окись азота, являющиеся следствием функционирования тепловых электростанций и заводов, несут гибель озёрам и лесам. Авария на Чернобыльской АЭС показала экологическую угрозу, которую создают аварии на атомных электростанциях, они эксплуатируются в 26 странах мира. Исчезает вокруг городов чистый воздух, реки превращаются в сточные канавы, повсюду груды мусора, свалки, искалеченная природа - такова бросающаяся в глаза картина безумной индустриализации мира.

Главное, однако, не в полноте списка этих проблем, а в осмыслении причин их возникновения, характера и, что самое важное, в выявлении эффективных путей и способов их разрешения.

5.3.1. Понятия техногенной нагрузки и техносферы. В процессе становления и развития человеческого общества выделяют 5 этапов взаимоотношений человека с природой - непосредственное единство на заре человечества, общество охотников и собирателей, сельскохозяйственное или феодальное общество, индустриальное и постиндустриальное общество. Здесь социальные отношения коррелируют с экологическими, причем с развитием общества возрастает техногенная нагрузка на природу.

Технические возможности человека изменять природную среду стремительно возрастали, достигнув своей высшей точки в эпоху научно-технической революции. Однако рост могущества человека ведет к увеличению отрицательных для природы и, в конечном счете, опасных для существования человека последствий его деятельности. Проблема небывалого увеличения давления на биосферу растущего населения планеты становится всё более острой. Развитие техники и технологий способствует большей интенсификации и глобализации воздействия человека на окружающую среду.

Мировое хозяйство можно рассматривать как совокупность экологических ниш современного человечества, как его видовую реализованную экологическую нишу, условия обитания в которой ограничиваются техногенной нагрузкой. По многим пространственным и потоковым параметрам она совпадает с экосферой, экологическая ёмкость которой ограничена. Экологической ёмкостью среды (территории) называют величину максимальной техногенной нагрузки, которую может выдержать и переносить длительное время экосистема территории без нарушения её структуры и функций. Между общественным производством и планетарной биотой неизбежны конкурентные отношения, так как значительные участки экосферы замещаются техносферой.

Техносфера - это глобальная совокупность орудий, объектов, материальных процессов и продуктов общественного производства, или пространство геосфер Земли, находящееся под воздействием производственной деятельности человека и занятое ее продуктами.

Функциональной единицей техносферы является природно-промышленная система. Природно-промышленная система - это комплекс хозяйственных и промышленных объектов (промышленная среда), находящийся во взаимосвязи с окружающей природной средой. В этой системе имеет место обмен веществом, энергией и информацией, взаимное влияние и взаимодействие элементов.

Составные части природно-промышленных систем - объекты промышленности, сельского хозяйства, коммунально-бытовой сферы, объекты природоохранного назначения и окружающая природная среда.

5.3.2. Понятие «техногенез» и его основные тенденции. Техногенезом в истории цивилизации называют создание техники и технологий и разработка человеком все более совершенных орудий и устройств для воздействия на окружающий мир с целью производства и потребления материальных благ.

Основные тенденции техногенеза:

· За последние 100 лет мировое энергопотребление увеличилось в 12 раз (удвоение в среднем каждые 27 лет). Причем мировое потребление энергии росло вдвое быстрее, чем население Земли.

· В структуре топливного баланса произошел переход от использования дров и угля к преобладанию углеводородного топлива - нефти и газа.

· Увеличилась добыча и переработка минеральных ресурсов - руд и нерудных материалов. Производство цветных металлов возросло за столетие в 8 раз и достигло в конце 80-х годов прошлого века 900 млн. т/год. В 40-х годах началась и стремительно возросла добыча урана.

· В XX веке значительно вырос объем, и изменилась структура машиностроения, увеличивались число, единичная и литровая мощность производимых машин и агрегатов.

· Важной чертой современного техногенеза является химизация всех отраслей хозяйства. В последнее время важное значение стали играть биологические и информационные технологии.

5.3.3. Экологические проблемы городов. Процесс урбанизации не ограничивается только ростом городского населения или числа и размера городов, он проявляется в увеличении роли города в жизни общества, в изменении образа жизни многих людей. Для экологии человека в городе характерна изоляция от естественных экологических факторов: наличия необходимой массы растений, почвы и воды, участвующих в очищении среды. С антропоэкологических позиций город - это очень плотная и динамичная человеческая популяция в созданной ею самой искусственной среде.

С городом связывают многие черты общественногопрогресса - удобство, комфорт, облегчение быта, плотность коммуникаций и доступность удовлетворения различных потребностей.

Но городская среда несет не только блага, она негативно влияет на здоровье человека путем воздействия следующих факторов: загрязнение атмосферы, воды, продуктов питания, предметов обихода выбросами промышленности и транспорта; электромагнитные поля, вибрации, шум, деионизация воздуха в помещениях, химизация быта, информационная перегрузка, чрезмерное число социальных контактов, дефицит времени, гиподинамия и психоэмоциональные перегрузки, недостатки в питании, распространение вредных привычек и т.д.

Всё перечисленное в различных сочетаниях становится источником болезней современного горожанина. Значительные контингенты населения находятся в постоянном состоянии стресса, сходного с дегенеративным стрессом мелких животных, вызванным перенаселением ("феномен леммингов"): в случае демографического взрыва мелкие животные становятся намного агрессивнее, половое поведение тормозится, наступает массовая гибель животных, возвращающая численность популяции к средним значениям.

Почти половина населения мира сосредоточена в городах. За последние 45 лет численность городских жителей возросла с 730 млн. до 2600 млн. человек, т.е. увеличилась почти в 3,5 раза. Их доля в общей численности населения возросла с 29 до 45 %. В этом процессе преобладающую роль играет рост крупных городов. Численность человечества в данный момент около 6,5 млрд. человек.

5.4.4. Влияние техногенного загрязнения окружающей естественной среды на здоровье населения. Загрязнение окружающей среды влияет на здоровье разными путями и практически может влиять через все сферы контакта человека с окружающей средой. Из этого ясно, что для человека неблагоприятным является загрязнение любого из компонентов естественной среды. Пораженными могут быть разные системы и органы. В особенности большую роль при этом играет атмосфера.

За день средний человек вдыхает больше 9 кг воздуха, выпивает около 2 л воды, съедает больше 1 кг пищи. Некоторое время он может жить без пищи, но без воздуха может существовать не большее 5 минут. Поэтому контакт с вредными веществами через воздух происходит в среднем чаще, чем через воду, растения и прочие компоненты.

5.4. Последствия загрязнения биосферы. Основные последствия загрязнения биосферы можно разделить на медико-биологические, социально-экономические и географическо-экологические.

Медико-биологические последствия. На протяжении последних 10 лет в структуре заболеваемости преобладают заболевания органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, нервной системы, кожи, системы кровообращения. В структуре смертности населения на первом месте - смертность от заболеваний органов сердечно-сосудистой системы, дальше злокачественные новообразования, несчастные случаи и прочее.

В Украине территориальное распределение заболеваний населения тесно связано с экологической ситуацией. Установлено, что длительное воздействие атмосферного воздуха, загрязненного сернистым газом, окислами углерода, азота и другими веществами, вредно влияет на здоровье человека. При этом возрастает общая заболеваемость населения, которая обусловлена поражением отдельных органов и систем организма - легочной (пневмония, бронхиальная астма и прочие неспецифичные болезни легких) и сердечно-сосудистой (гипертоническая болезнь, инфаркт миокарда, хронические болезни).

Большое влияние на уровень сердечно-сосудистых, легочных и других заболеваний оказывает суммарное загрязнение атмосферного воздуха. При концентрации его в 5 ПДК наблюдается существенное возрастание определенных форм и групп заболеваний (бронхиты, бронхиальная астма, авитаминозы, расстройства нервной системы), а также увеличение общего числа детей с хроническими болезнями. При суммарном загрязнении атмосферного воздуха на уровне 10 ПДК наблюдается значительное увеличение хронических заболеваний не только среди детей, но и среди взрослых. Для некоторых заболеваний (ишемическая болезнь сердца, острые респираторные болезни и грипп) существенное их распространение наблюдается только на уровне 20 ПДК. Такие болезни, как заболевания органов пищеварения, коррелируют с атмосферным загрязнением лишь при условии его взаимодействия с другими факторами.

Наиболее опасные промышленные выбросы для здоровья детей. В связи с загрязнением атмосферного воздуха снижаются адаптивные возможности детского организма, который приводит к изменению дыхательных функций и увеличения уровня легочной патологии.

Следует также учитывать и локальные территориальные отличия в распространении некоторых заболеваний. В зонах размещения промышленных предприятий характерные специфические загрязнения, которые могут также приводить к ухудшению состояния здоровье человека.

Например, в зонах размещения атомных электростанций возможна высокая общая заболеваемость населения, в особенности злокачественными опухолями; возле тепловых электростанций и цементных заводов - силикозом; в зоне металлургических заводов - хроническими бронхитами; цветной металлургии, нефтеперерабатывающих и химических заводов - раком легких; алюминиевых заводов - отравление фтором; интенсивного движения автотранспорта - хронических отравлений и поражений легких. Высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха угрожает здоровью не только настоящего, но и будущих поколений.

Социально-экономические последствия. В настоящее время сложились предпосылки для понимания того, что судьба биосферы будет зависеть от приоритета человеческих ценностей. Развитие техногенных изменений биосферы сейчас значительно опережает адаптационные возможности человеческого организма. Серьезную опасность представляет токсическое загрязнение окружающей среды. Вред от суммарного загрязнения тяжелыми металлами и другими загрязнителями металлургической промышленности в таких городах как Мариуполь и Запорожье на несколько порядков больше, чем вред от радиоактивного загрязнения в районах, подвергшихся воздействию от Чернобыльской аварии.

Опасность токсического загрязнения связана и с тем, что далеко не все воздействия удается регламентировать. Нормативы ПДК разработаны не для всех загрязняющих веществ, а только для незначительной их части. Слабо изучены долговременные последствия влияния загрязняющих веществ: полностью оценены менее 5 % из приблизительно 70 000 применяемых сегодня химических веществ (ежегодно вводится в оборот не менее 1000 наименований химикатов). Данные обстоятельства требуют дополнительных затрат как на проведение исследований по воздействию различных ингредиентов на организм человека и окружающую среду в целом, так и на разработку нормативной, нормативно-правовой и технологической документации.

Географическо-экологические последствия загрязнения окружающей среды в значительной мере определяются развитием промышленности, транспорта и их размещением. Загрязнение стимулирует возникновение специфической патологии населения. В районах с интенсивным уровнем развития промышленности исчезает разность между профессиональной патологией и патологией населения, которое проживает в непосредственной близости от промышленных предприятий.

С учетом возможного влияния последствий загрязнения на жизнедеятельность человека выделяют такие виды территорий: условно чистые, умеренно загрязненные, очень загрязненные, чрезвычайно загрязненные, экологического бедствия и экологической катастрофы.

Особую тревогу вызовут территории экологического бедствия и экологической катастрофы. К районам экологических катастроф можно отнести территории, деградация которых приобрела необратимый характер, а проживание людей становится невозможным. К районам экологического бедствия принадлежат территории, в границах которых естественные процессы и экологические связи настолько глубоко нарушены, что резко ухудшают условия жизни населения, но еще не приобрели необратимого характера. Территории экологического бедствия и экологической катастрофы занимают около 7,4 тыс. км² площади Украины. Сюда входят районы 30-ти километровой зоны Чернобыльской АЭС и причерноморские регионы интенсивного орошения. Чрезвычайно загрязненные (около 61 тыс. км²) территории сосредоточены в районах Приднепровья, Приднестровья, Донбасса, Восточной части Причерноморья, Чернобыльской АЭС, во многих больших городах. Очень загрязненные (близко 116,7 тыс. км²) и загрязненные (121 тыс. км²) территории сплошными ареалами сосредоточены в районах Чернобыльской АЭС и южной части Украины.

5.5. Глобальные и региональные экологические кризисы и техногенные катастрофы. Развитие человеческого общества до недавнего времени сопровождалось только локальными и региональными экологическими кризисами антропогенного происхождения. Само воздействие человека на природу носило преимущественно локальный или региональный характер и никогда не было столь значительным, как в современную эпоху.

Древние охотники могли, истребив животных на какой-либо территории, перейти на другое место; древние земледельцы могли, если почва подвергалась эрозии или продуктивность её снижалась, освоить новые земли. Такие переселение сопровождались социальными потрясениями, которые с каждой новой эпохой становились всё более драматичнее.

Дата добавления: 2014-10-23