Содержание
Введение Error: Reference source not found
Глава 1. Понятие экологии и рационального природопользования Error: Reference source not found
1.1 Понятие рационального природопользования Error: Reference source not found
1.2 Понятие термина «экология», экология как наука Error: Reference source not found
Глава 2 Экология и рациональное природопользование как глобальные проблемы человечества…………………………………………………………………………………….Error: Reference source not found
2.1 Понятие термина «глобальные проблемы человечества» Error: Reference source not found
2.2 Проблема рационального природопользования. Error: Reference source not found
2.3 Проблемы экологии. Error: Reference source not found
Заключение. Error: Reference source not found
Список литературы Error: Reference source not found
Приложение
Глава 1. Понятие экологии и рационального природопользования 1.1 Понятие рационального природопользованияРациональное природопользование – теория и практика воздействия человека на природную среду в процессе её использования с целью удовлетворения потребностей людей в материальных и нематериальных благах. Более того – это деятельность, не наносящая урона природной среде. Как известно, всё человечество является обитателем природной среды. Причём человек и природа – два взаимозависимых объекта, влияющих друг на друга. Человек влияет на природу посредством своей хозяйственной деятельности, а природная среда, в свою очередь, создаёт условие, необходимое для жизнедеятельности человека. С этой позиции особенно ясно видна необходимость гармонизации связи между экономикой и экологией, так как экология – наука о сохранении и восстановлении природной среды, о рациональном использовании природных ресурсов; экономика – искусство ведения хозяйства, а земля – общий дом для всех людей.
Желание обладать полноценной естественной средой, имеющей большие биологические, эстетические и научные достоинства, становится в современном мире всё сильнее в связи с тем, что напряжённость городской жизни делает досуг всё более необходимым, а увеличение продолжительности последнего позволяет человеку покидать место своей работы и располагать длительным свободным временем. Иначе говоря, мы должны перейти от экономики «двух времён» - времени производства и времени потребления – к экономике «трёх времён», которая прибавляет к двум первым время быть самим собой. Из этого вывода сам собой напрашивается второй вывод: природа должна рассматриваться в экономике как наивысшая ценность. Эта ценность есть экономическая реальность. Она имеет денежное выражение. Реальная совокупная стоимость природы для человеческого сообщества есть сумма её коммерческой стоимости и её ценности для человека. Коммерческая стоимость природы основывается на критерии затрат, а «человеческая» ценность – на критерии потребностей. При коммерческом подходе измеряются прямые и косвенные денежные затраты, которые влекут за собой для страны или общины разрушение природы, её восстановление или охрана; это – экономическое сопоставление с точки зрения рентабельности. Но кроме финансовых последствий охраны окружающей среды, она должна также рассматриваться с точки зрения сохранения и развития человека, как удовлетворение его психофизических потребностей. «человеческую» ценность позволяют определить два критерия: 1) количественный, или частота общения с природной средой; 2) качественный, или ценность природной среды для процветания человека.
Рациональное природопользование как экономическая категория представляет собой отражённую в сознании определённую систему экономических отношений по поводу использования природных ресурсов и окружающей среды. В конкретной действительности оно состоит из ряда тесно взаимообусловленных и взаимосвязанных между собой явлений и процессов. Рациональное природопользование также это процессы по рациональному использованию природных ресурсов, воспроизводству отдельных природных ресурсов и элементов окружающей среды, а также по её охране. Все эти процессы в совокупности направлены на поддержание эколого-экономического потенциала на оптимальном уровне. Их можно рассматривать с известной долей условности как определённую систему. Если иметь в виду конечную цель, то на первом месте в этой системе должна стоять охрана окружающей среды, так как состояние её является важным компонентом жизнедеятельности человека. Достижение конечной цели не может быть эффективным без рационального использования и воспроизводства природных ресурсов и элементов окружающей среды. Поэтому более важным в сложной цепи взаимосвязей с точки зрения выявления ведущего звена является рациональное использование природных ресурсов. Свойства отдельных элементов системы согласно общей теории систем не сводимы к сумме свойств составляющих её элементов: их взаимодействие в рамках системы порождает новое качество. Таковыми являются «рациональное природопользование» и «охрана природы».
Использование тех или иных категорий взаимодействия общества и природы зависит от уровня рассматриваемых процессов, от широты их охвата. При этом имеют место как обобщающие понятия, так и частные. Здесь важно обеспечить их преемственность, учитывать субординацию, сущность и формы проявления. Понятия «взаимодействие общества и природы», «рациональное природопользование», а также широко используемое при характеристике экономического и социального положения страны, регионов в статистических отчётах понятие «охрана природы и рациональное использование природных ресурсов»больше тяготеют к сущностным процессам и являются обобщающими, характеризующими экономические явления на макроуровне. На других же уровнях анализа процессов взаимодействия общества и природы пользуются иными понятиями, которые ближе к формам проявления конкретной действительности.1
Выше сказанное подводит нас постановке интересующей нас проблемы – проблемы рационального природопользования, проблемы восстановления и сохранения природной среды.
Прежде чем говорить о проблемах экологии, рассмотрим понятие «экология».2
1.2 Понятие термина «экология», экология как наукаСлово « экология» образовано то греческого «oikos», что означает дом(жилище, местообитание, убежище), и «logos» - наука. В буквальном смысле экология – это наука об организмах « у себя дома». Наука , в которой особое внимание уделяется « совокупности или характеру связей между организмами и окружающей средой». В настоящее время исследователи считают, что экология – это наука, изучающая отношения живых организмов между собой и окружающей средой, или наука , изучающая условия существования живых организмов, взаимосвязи между средой, в которой они обитают.
Экология приобрела практический интерес еще на заре развития человечества. В примитивном обществе каждый индивидум для того, чтобы выжить, должен иметь определенные знания об окружающей его среде, о силах природы , растениях и животных. Можно утверждать , что цивилизация возникла тогда, когда человек научился использовать огонь и другие средства и орудия, позволяющие ему изменять свою среду обитания. Как и другие области знания, экология развивалась непрерывно, но равномерно на протяжении всей истории человечества. По дошедшим до нас орудиям охоты, наскальным рисункам о способах культивирования растений , лова животных, обрядам люди еще на заре становления человечества имели отдельные представления о повадках животных , образе их жизни, о сроках сбора растений, употребляемых для их нужд, о местах произрастания растений, о способах выращивания и ухода за ними. Все это является свидетельством того, что проблемы первобытных людей в своей сущности были экологическими. Следует подчеркнуть , что экологические представления возникли непосредственно в связи с практическими запросами человечества. Множество интересных сведений об экологическом мышлении того времени оставили нам древние египетские, индийские, тибетские и античные источники. В трудах ученых античного мира –Гераклита (530 – 470 до н.э.), Гиппократа (ок. 460 – ок. 370 до н.э.) ,Аристотеля (384 –322 до н.э.) и другие – были сделаны обобщения экологических факторов.
Аристотель в своей « Истории животных» описал более 500 видов известных ему животных, рассказал об их поведении. Так начинался первый этап развития науки – накопления фактического материала и первый опыт его систематизации.Теофраст Эрезийский ( 372 – 287 до н.э.) описал влияние почвы и климата на структуру растений , наблюдаемое им на огромных пространствах ДревнегоСредиземноморья. В работах философа впервые было предложено разделить покрытосеменные растения на основные жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники и травы. К этому периоду относиться знаменитая «Естественная история» Плиния Старшего (23-79 н.э.).
В средние века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством схоластики и богословием. Связь строения организмов с условиями среды толковались как воплощение воли бога.
Началом новых веяний в науке в период позднего средневековья являются труды Альберта Великого ( Альберт фон Больштедт, ок. 1193 – 1280).В своих книгах о растениях он придает большое значение условиям их местообитания , где помимо почвы важное место уделяет «солнечному теплу», рассматривая причины « зимнего сна» у растений; размножение и рост организмов ставит в неразрывную связь их питанием. Географические открытия в эпохуВозрождения, колонизация новых стран явилась толчком к развитию биологических наук. Накопление и описание фактического материала – характерная черта естествознания этого периода. Однако, несмотря на то, что в суждениях о природе господствовали метафизические представления, в трудах многих естествоиспытателей имели место явные свидетельства экологических знаний. Они выражались в накоплении факторов о разнообразии живых организмов, их распространении, в выявлении особенностей строения растений и животных, живущих в условиях той или иной среды.
Постепенно человечество начало открывать для себя все новые перспективы в освоении природы. Нужно было разобраться во всем многообразии флоры и фауны, оценить возможное хозяйственное значение открытых учеными экзотических видов.
Первые систематики – А. Цезальпин (1519 – 1603) , Д. Рей ( 1623 – 1705),Ж. Турнефор (1656 – 1708) утверждали , что существует зависимость растений от условий и мест их произрастания и возделывания. Сведения о поведении , повадках, образе жизни животных , сопровождавшие описания их строения, называли «историей» жизни животных. Известный английский химик Р.Бойль(1627 – 1691) является первым ученым , осуществивщим экологический эксперимент. Он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных. Английский биологДжон Рей в 1670 году предложил первую естественную систему растений, ввел представление об однодольных и двудольных растениях и впервые использовал категории вида и рода в смысле, близком к современному.
В 17 веке Ф.Реди экспериментально доказал невозможность самозарождения сколь-нибудь сложных животных.
В 17-18 веках в работах , посвященных отдельным группам живых организмов, экологические сведения зачастую составляли значительную часть, например, в трудах А.Реомюра о жизни насекомых (1734) , л. Трамбле о гидрах и мшанках(1744), а также в описаниях натуралистами путешествий.
Антони ван Левенгук ( 1632 –1723), более известный как один из первых микроскопистов, был пионером в изучении пищевых цепей и регуляции численности организмов. По сочинениям английского ученого Р. Бредли видно, что он имел четкое представление о биологической продуктивности. На основании путешествий по неизведанным краям России в 18 векеС.П.Крашенинниковым , И.И. Лепехиным, П.С. Палласом и другими географами и натуралистами указывалось на взаимосвязанные изменения климата ,животного и растительного мира в различных частях обширной страны. В своем капитальном труде « Зоография» П.С. Паллас подробно описал образ жизни 151 вида млекопитающих и 425 видов птиц и такие биологические явления, как миграции, спячка, взаимоотношения родственных видов и т.п. П.С. Палласа , по определению Б.Е. Райкова (1947), можно считать « одним из основателей экологии животных».
В 1749 году шведский натуралист Карл Линней опубликовал диссертацию «Экономия природы». В ней он изложил свои взгляды на взаимоотношения живых организмов и влияния на их жизнь условий внешней среды. Заслуга Линнея прежде всего в том, что он впервые последовательно применил бинарную ( двойную) номенклатуру, т.е. обозначил для каждого вида растений, животных и микроорганизмов двойное латинское название: первое означало название рода, второе – видовую принадлежность. Одновременно Линней построил наиболее удачную классификацию растений и животных. За 120 лет до появления теорииДарвина великий швед поставил человека первым в классе млекопитающих вместе с обезьянами и полуобезьянами. В системе Линнея человек получил свое научное имя Homo sapiens –человек разумный.
« Экономия природы» Линнея оказала в свое время заметное влияние наЧарльза Дарвина, который косвенно почерпнул из нее понятие о равновесии в природе и о борьбе за существование. В дарвиновский период развития биологии были созданы основы систематики, в качестве самостоятельных наук возникли морфология( наука о строении организмов) и физиология ( наука о жизнедеятельности организмов). И хотя в это время при описании флоры и фауны большое внимание уделялось установлению связей между организмами и окружающей средой, экология как самостоятельная наука начала складываться только к концу 19 века. Именно тогда началось победное шествие теории происхождения видов путем естественного отбора Чарльза Дарвина.
Во второй половине 18 века проблема влияния внешних условий нашла отражение в работах французского естествоиспытателя Ж. Бюфона (1707–1788). Он считал возможным «перерождение» видов и полагал основными причинами превращения одного вида в другой влияние таких внешних факторов, как « температура, климат, качество пищи и гнет одомашнивания».
В титаническом труде « Естественная история» четко просматривается материалистический взгляд на неразрывность материи и движения.« Материя без движения никогда не существовала, - пишет он, - движение, следовательно, столь старо, как и материя»
Большое влияние на формирование экологических взглядов имел капитальный труд Жана Батиста Ламарка « Философия зоологии» (1809г.), в котором он затронул проблему воздействия внешних условий на « действия и привычки» животных.
По мере развития зоологии и ботаники происходило накопление фактов экологического содержания , свидетельствующего, что к концу18 века у естествоиспытателей начали складываться элементы особого, прогрессивного подхода к изучению явлений природы, об изменениях организмов в зависимости от окружающих условий и обусловленном их влиянием на многообразие форм.Вместе с тем экологических идей как таковых еще нет, лишь начала складываться экологическая точка зрения на изучаемые явления природы.
Второй этап развития науки связан с крупномасштабными ботанико- географическими исследованиями в природе. Появление в начале 19 столетия биогеографии способствовало дальнейшему развитию экологического мышления.Подлинным основоположником экологии растений принято считать А. Гумбольдта(1769 –1859) , опубликовавшего в 1807 году работу « Идеи географии растений», где на основе своих многолетних наблюдений в Центральной и ЮжнойАмерики он показал влияние климатических условий, особенно температурного фактора, на распространение растений.
В 1832 году О. Декандоль обосновал необходимость выделения особой научной дисциплины «Эпиррелогия», изучающей влияние на растения внешних условий и воздействие растений на окружающую среду.
И все же на заре развития экология представляла собой описательное изучение природы, своего рода естественную историю. Ботаники и зоологи открывали новые виды и описывали их, путешественники проникали в не доступные ранее места , оставляя потомкам свидетельства увиденного. Великие исследователи и естествоиспытатели 19 века оставили нам полные лиризма описания и наблюдения природных явлений. Достаточно назвать с интересом читаемый и сегодня многотомный труд Альфреда Брема « Жизнь животных».
У истоков экологии стояли и русские ученые. Один из них – профессорМосковского университета Карл Рулье. Будучи крупным биологом, зоологом, он сформулировал принцип, лежащим в основе всех наук о живом, - принцип исторического единства органима и окружающей среды. Рулье подчеркивал, что ни один из организмов не может существовать независимо от окружающей среды, причем среда изменяется организмами, а изменения организмов контролируется средой.
Таким образом, ученые 19 века анализировали закономерности организмов и среды, взаимоотношения между организмами, явления приспособляемости и приспособленности. Однако разрешение этих проблем, дальнейшее развитие науки экологии произошло на базе эволюционного учения Ч. Дарвина (1809-1882). Он по праву является одним из пионеров экологии. В книге «Происхождение видов» (1859) им показано, что « борьба за существование» в природе приводит к естественному отбору и является движущим фактором эволюции.
Победа эволюционного учения в биологии открыла, таким образом, третий этап в истории экологии, для которого характерно дальнейшее увеличение числа и глубины работ по экологическим проблемам. В этот период завершилось отделение экологии от других наук.
Кто именно ввел сам термин «экология» в научный обиход – точно не известно. Пальма первенства отдается немецкому биологу Эрнсту Геккелю. В1866 году молодой профессор в своем капитальном труде « Всеобщая морфология организмов» , классифицируя разделы биологии, впервые употребил термин « экология». «Всеобщая морфология» вышла в свет в октябре 1866 года, а предисловие к ней написано 14 сентября 1866года. Считается, что эту дату и следует принять за официальный « день крещения» экологии.
« Под экологией, - писал Геккель, - мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической , так и неорганической , и прежде всего – его дружественных или враждебных взаимоотношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология – это изучение всех сложных взаимоотношений , которыеДарвин называет условиями, порождающими борьбу за существование.»
В разделе « Экология и хорология» Геккель пишет: « Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношениях организма к окружающей среде, куда мы относим все « условия существования» в широком смысле этого слова. Они частично органической, частично неорганической природы; поскольку они , как мы отмечали выше, оказывают влияние на форму организмов, то тем самым они заставляют их приспосабливаться к этим условиям.»
Немецкого ученого в какой-то мере можно назвать провидцем с той точки зрения, что он, быть может, неосознанно, предвидел всю важность проблем, которые призвана была решать экология. Геккель , дальновидный биолог, поддерживающий теорию Дарвина, сдабривал свои труды новыми и зачастую гармонично звучащими словами, большинство из которых сегодня забыто.«Экология» была самой удачной его находкой, если судить по популярности этого слова и тем научным достижениям, которые оно стимулировало.
Аутоэкология и синэкология
Вскоре пришло время более детального исследования окружающей среды, в которой обитают те или иные виды. Возник новый раздел экологии – аутоэкология, изучающая взаимоотношения организма (особи, вида) с окружающей его средой. Аутоэкология имела и по сей день, имеет большое прикладное значение, особенно в области биологических методов борьбы с вредителями растений, исследований переносчиков болезней и профилактики, переносимых паразитами инфекций.
Однако каждый отдельный вид даже при изучении его с другими видами, оказывающими на него непосредственное влияние, является всего-навсего мельчайшей частичкой среди тысяч видов таких же растений, животных и микроорганизмов, которые обитают в той же зоне – в лесу, на лугу, в водоеме или на побережье. Осознание этого факта привело к появлению в середине 20х годов синэкологии ( от греч. приставки «син», означающей «вместе»), или биоценологии, исследующей взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой. Термин «синэкология» был предложен швейцарским ботаникомШретером в 1902 году. На 3 Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе в 1910 году ботаники наряду с другими вопросами обсуждали программу экологических исследований. Был поставлен вопрос о разделении экологии на два раздела: экологию особей и экологию сообществ; синэкология официально оформилась в качестве составной части экологии.
Как самостоятельная наука экология сформировалась приблизительно к 1900 г. Термин "экология" был предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г. Следовательно, это сравнительно молодая наука. Но именно она переживает в настоящее время период быстрого роста.
Экология (греч. oicos - дом и logos - наука) в буквальном смысле - наука о местообитании.
Существует много определений экологии, однако подавляющее большинство современных исследователей считает, что экология - это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают.
Понятие экологии очень обширно, поэтому в зависимости от акцента на той или иной ее задаче меняется и формулировка определения. Для "долгосрочного употребления" лучшим может быть, например, следующее: "Экология - это биология окружающей среды". Для последних десятилетий XX в. наиболее подходит одно из определений экологии, приведенное в полном словаре Уэбстера: "Предмет экологии - это совокупность или структура связей между организмами и средой". Эрнст Геккель дал этой науке исчерпывающее определение: "Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего - его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом экология - это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал условиями, порождающими борьбу за существовавание".
Экология, как и всякая другая наука, имеет два аспекта :
первый - это стремление к познанию ради самого познания,
второй - применение собранных знаний для решения практических проблем, связанных с окружающей средой.
Все возрастающее значение экологии объясняется тем, что ни один из вопросов огромной практической важности в настоящее время нельзя решить без учета связей между живыми и неживыми компонентами природы.
Практический выход экологии можно видеть, прежде всего, в решении вопросов природопользования; именно она должна создать научную основу эксплуатации природных ресурсов. Законы, лежащие в основе естественных природных процессов, будут в центре нашего внимания. Однако прежде необходимо остановиться на взаимоотношении экологии и охраны природы. Западные ученые обычно различают науку экологию и науки об окружающей среде. Экология изучает три группы факторов среды, воздействующих на организмы:
абиотические
биотические
антропогенные.
Охрана природы рассматривает только третий фактор - воздействие человека на среду, и то не во всем совпадает с общеэкологическим подходом. Охрана природы и шире и уже раздела экологии, который исследует влияние антропогенного фактора на природу. Уже - потому, что анализируется не любое воздействие, а лишь то, последствие которого может иметь значение для жизни человеческого общества. Шире - потому, что рассматривается влияние антропогенного фактора не только на органический мир, но и на неживую природу.
Глава 2 Экология и рациональное природопользование как глобальныепроблемы
2.1 Понятие термина «глобальные проблемы человечества» 2.2 Проблема рационального природопользования. 2.3 Проблемы экологии.На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразное и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так как на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом, все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.
Химическое загрязнение биосферы.
Обзор этой темы я начну с рассмотрения тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незакопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизменно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности “одарило” нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это - результат великих изобретений и завоеваний человека.
В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:
промышленность
бытовые котельные
транспорт
Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздухоксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних.
Аэрозольное загрязнение атмосферы
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Св
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ,МЛН.Т./ГОД
1. Сжигание каменного угля 93,60
2. Выплавка чугуна 20,21
3. Выплавка меди (без очистки) 6,23
4. Выплавка цинка 0,18
5. Выплавка олова (без очистки) 0,004
6. Выплавка свинца 0,13
7. Производство цемента 53,37
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения
кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические
углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород3, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка шихты, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 11 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман
(смог)
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят: озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и, в течение не менее суток, повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Химическое загрязнение природных вод.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является внесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей, как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).
Неорганическое загрязнение
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице:
| Вещество | Планктон | Ракообразные | Моллюски | Рыбы |
| Медь | +++ | +++ | +++ | +++ |
| Цинк | + | ++ | ++ | ++ |
| Свинец | - | + | + | +++ |
| Ртуть | ++++ | +++ | +++ | +++ |
| Кадмий | - | ++ | ++ | ++++ |
| Хлор | - | +++ | ++ | +++ |
| Роданит | - | ++ | + | ++++ |
| Цианид | - | +++ | ++ | ++++ |
| Фтор | - | - | + | ++ |
| Сульфид | - | ++ | + | +++ |
Степень токсичности (примечание)
- - отсутствует
+ - очень слабая
++ - слабая
+++ - сильная
++++ - очень сильная
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН4 промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять pН водной среды до значений 5,0 или выше 18,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн. т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн. т ./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн. т. /год. Сточные воды, содержащие суспензии органического
происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе со- действуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно-активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:
ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ
МЛН.Т./ГОД
1. Нефтепродукты 26,563
2. Фенолы 0,460
3. Отходы производств
синтетических волокон 5,500
4. Растительные органические остатки 0,170
5. Всего 33,273
В связи с быстрыми темпами урбанизации5 и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов6. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнении. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.
Пестициды как загрязняющий фактор.
Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению “новых” вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 1250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов.
Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.
Кислые атмосферные выпады на сушу.
Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие снижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде “кислых дождей” на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев7, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справится со всеми выявившимися затруднениями. Однако, воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.
1 Рябчиков А.К. Хозяйственный механизм рационального природопользования. Йошкар-Ола, МарПИ, 1996. С.130
2 Экономические проблемы рационального природопользования и охраны окружающей среды. – М. :Прогресс, 1990, С. 360
3 Вскрышные породы породы или пласты, удаляемые при открытой разработке полезного ископаемого.
4 pH кислотно-щелочной баланс.
5 урбанизация Сосредоточение населения, материальной и духовной жизни в городах.
6 патогенный организм т.е. болезнетворный.
7 сланец слоистые горные породы, обладающие способностью раскалываться на тонкие пластины, слои.