Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться
по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться
на организменном уровне), либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже
биосферу в целом.
На организменном уровне может происходить нарушение отдельных
физиологических функций организмов, изменение их поведения, снижение
темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных
неблагоприятных факторов внешней среды.
На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.
На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и
функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространственная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание – над продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.
Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин – извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное загрязнение – результат деятельности человека.
В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных. Так, природные источники окиси азота выбрасывают 30 млн тонн азота в год, а
антропогенные – 35-50 млн тонн; двуокиси серы, соответственно, около 30 млн тонн и более 150 млн тонн. В результате деятельности человека свинца
попадает в биосферу почти в 10 раз больше, чем в процессе природных
загрязнений.
Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различные
органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные
элементы и многое другое.
Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПДК) его в природной среде.
Предельно допустимый сброс (ПДС) – это масса загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельными источниками за единицу времени, превышение которой приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для здоровья человека.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое
не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его
потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.
Специальные службы мониторинга (наблюдения) окружающей среды
осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических производств, атомных электростанций и других промышленных объектов. Службы мониторинга имеют право применять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.
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 в. – около 60, то сейчас более 100 – почти всю таблицу Менделеева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд. тонн 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 лет. 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.
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.
Масса атмосферы нашей планеты ничтожна – всего лишь одна миллионная массы земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений.
Циркуляция атмосферы оказывает влияние на
местные климатические условия, а через них – на режим рек,
почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.
Современный газовый состав атмосферы – результат длительного
исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном
газовую смесь двух компонентов – азота (78,095%) и кислорода (20,95%). В
норме в нем присутствуют также аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и
незначительные количества инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон),
аммиака, метана, озона, диоксидов серы и других газов. Наряду с газами в
атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли
(например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы)
и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты
растительного, животного или микробного происхождения. Кроме того,
важную роль в атмосфере играет водяной пар.
Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биохимических циклах.
Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов на нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.
Современная атмосфера содержит едва ли двадцатую часть кислорода,
имеющегося на планете. Главные запасы кислорода сосредоточены в
карбонатах, в органических веществах и окислах железа, часть кислорода
растворена в воде. В атмосфере, по-видимому, сложилось приблизительное
равновесие между производством кислорода в процессе фотосинтеза и его
потреблением живыми организмами. Но в последнее время появилась
опасность, что в результате человеческой деятельности запасы кислорода в
атмосфере могут уменьшиться. Особую опасность представляет разрушение
озонового слоя, которое наблюдается в последние годы. Большинство ученых связывают это с деятельностью человека.
Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним
вступает в реакцию большое количество органических и неорганических
веществ, а также водород, соединяясь с которым кислород образует воду.
Углекислый газ (диоксид углерода) используется в процессе фотосинтеза для образования органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообразных механизмах круговорота веществ в природе. Содержание углекислого газа в воздухе, который мы вдыхаем, примерно одинаково в различных районах планеты. Исключение составляют крупные города, в которых содержание этого газа в воздухе бывает выше нормы.
Некоторые колебания содержания углекислого газа в воздухе местности зависят от времени суток, сезона года, биомассы растительности. В то же время исследования показывают, что с начала века среднее содержание углекислого газа в атмосфере, хотя и медленно, но постоянно
увеличивается. Ученые связывают этот процесс главным образом с
деятельностью человека.
Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Несмотря на то,что круговорот азота сложнее, чем круговорот углерода, он, как правило,
происходит быстрее.
Другие составные части воздуха не участвуют в биохимических циклах, но наличие большого количества загрязнителей в атмосфере может привести к серьезным нарушениям этих циклов.
Загрязнение атмосферы. Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха.
Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник – это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.
К основным антропогенным источникам загрязнения относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные
машиностроительные предприятия. Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом.
Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса и их самочувствие.
Кислородные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислородных дождей в большей степени, чем широколиственные.
На территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. га.. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклеидами.
Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах, атмосфера которых содержит большое количество загрязняющих веществ.
Воздушная экологическая проблема истощения озонового слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарктидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.
С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно
видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов
для земледелия. Выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны
опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все больше способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества – как органического, живого, так и минерального, косного.
Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства,
промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение
лесов в Европе, Северной Америке. Выпас скота в больших масштабах
приводил к гибели лесов, и травяного покрова, к эрозии (разрушению)
почвенного слоя (Средняя Азия, Северная Африка, юг Европы и США).
Истреблены десятки видов животных в Европе, Америке, Африке.
Ученые предполагают, что истощение почв на территории древнего
центрально-американского государства Майя в результате подсечно-огневого
земледелия явилось одной из причин гибели этой высокоразвитой
цивилизации. Аналогично в Древней Греции исчезли обширные леса в
результате вырубки и неумеренного выпаса скота. Это усилило эрозию
почвы и привело к уничтожению почвенного покрова на многих горных
склонах, повысило засушливость климата и ухудшило условия ведения
сельского хозяйства.
Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.
Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в 20 веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере.
Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. Последствия антропогенной (производимой человеком) деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата.
Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.
В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно
выбрасывается около 20 млрд. тонн углекислого газа и поглощается
соответствующее количество кислорода. Природный запас СО в атмосфере
составляет величину порядка 50000 млрд. тонн. Эта величина колеблется и
зависит, в частности, от вулканической активности. Однако антропогенные
выбросы углекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества.
Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести к заметным изменениям климата и соответственно к нарушению складывавшихся в течение миллионов лет равновесных связей в биосфере.
Итогом нарушения прозрачности атмосферы, а следовательно, и теплового баланса может явиться возникновение «парникового эффекта», то есть увеличения средней температуры атмосферы на несколько градусов. Это
способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня
Мирового океана, изменение его солености, температуры, глобальные
нарушения климата, затопление прибрежных низменностей и многие другие
неблагоприятные последствия.
Выброс в атмосферу промышленных газов, включающих такие соединения, как окись углерода СО (угарный газ), окислы азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов.
Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например,вулканической деятельностью), характеризуют термином загрязненность.
В общем виде загрязненность – это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуют все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для
природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из
состояния равновесия.
Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться
по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться
на организменном уровне), либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже
биосферу в целом.
На организменном уровне может происходить нарушение отдельных
физиологических функций организмов, изменение их поведения, снижение
темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных
неблагоприятных факторов внешней среды.
На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.
На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и
функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространственная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание – над продукцией.
В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.
Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин – извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное загрязнение – результат деятельности человека.
В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных. Так, природные источники окиси азота выбрасывают 30 млн тонн азота в год, а
антропогенные – 35-50 млн тонн; двуокиси серы, соответственно, около 30
млн тонн и более 150 млн тонн. В результате деятельности человека свинца
попадает в биосферу почти в 10 раз больше, чем в процессе природных
загрязнений.
Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различные
органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные
элементы и многое другое.
Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПДК) его в природной среде.
Предельно допустимый сброс (ПДС) – это масса загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельными источниками за единицу времени, превышение которой приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для здоровья человека. Предельно допустимая концентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним.
В настоящее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.
Специальные службы мониторинга (наблюдения) окружающей среды
осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических производств, атомных электростанций и других промышленных объектов. Службы мониторинга имеют право применять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.
Загрязнение атмосферы. Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха.
Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник – это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.
К основным антропогенным источникам загрязнения относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные
машиностроительные предприятия.
Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса и их самочувствие.
Кислородные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислородных дождей в большей степени, чем широколиственные.
На территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. га.. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклеидами.
Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах, атмосфера которых содержит большое количество загрязняющих веществ.
Воздушная экологическая проблема истощения озонового слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарктидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.
Природа в широком смысле слова – все существующее, весь мир в
многообразии его форм, сложная саморегулирующая система всех земных
предметов и явлений. Для человека природа – среда жизни и единственный
источник существования. Как биологический вид человек нуждается в
определенном составе атмосферного воздуха, природной воде с примесью
солей, растениях и животных, земной температуре и давлении. Оптимальная
окружающая среда для него – это то ее естественное состояние, которое
сложилось в процессе длительного исторического развития и нормального
протекающих в природе круговоротов веществ и потоков энергии.
Заключение
Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.
