Понятие и формирование техносферы

Среди ядохимикатов наибольшую опасность  представляют стойкие хлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), которые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и даже малые их концентрации в результате биологического накопления могут стать опасными для жизни организмов. Но и в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, а в более высоких концентрациях обладают выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами. Попадая в организм человека, пестициды могут вызвать не только быстрый рост злокачественных новообразований, но и поражать организм генетически, что может представлять серьезную опасность для здоровья будущих поколений. Поэтому применение наиболее опасного из них - ДДТ в нашей стране и в ряде других стран запрещено.

Общий экологический вред от использования  загрязняющих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие ядохимикатов оказывается весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и флоры. Растительный покров оказался очень чувствительным к действию пестицидов, причем не только в зонах его применения, но и в местах, достаточно удаленных от них, из-за переноса загрязняющих веществ ветром или поверхностным стоком воды. Ядохимикаты  способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь. Неопровержимо доказано, что загрязнение почв пестицидами вызывает не только интоксикацию человека и большого числа видов животных, но и ведет к существенному нарушению воспроизводящих функций и, как следствие, к тяжелым экологическим последствиям. С длительным применением пестицидов связывают также развитие устойчивых растительных  вредителей и появление новых вредных организмов, естественные враги которых были уничтожены.

Неумеренное использование минеральных удобрений, есть загрязнение почвы.  К минеральным удобрениям относятся неорганические химические соединения, применяемые в сельском хозяйстве в целях повышения плодородия почв. Минеральные макроудобрения - вещества, в состав которых входят основные элементы, повышающие плодородие (азот, фосфор, калий). Нарушение технологии применения приводит к тому,  что компоненты азотных удобрений (аммиак, нитраты, мочевина) при чрезмерном внесении в почву могут мигрировать в поверхностные и подземные водоемы, загрязняя их.  Экологические последствия этого нарушения в наибольшей степени проявляются при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фосфора и других элементов.

Нитраты, которые являются компонентами нитратных и аммонийно-нитратных удобрений, а также образовавшиеся в почве из аммиака (аммиачная вода), аммония (сульфат аммония) и мочевины амидных азотных удобрений, являются предшественниками синтеза в объектах окружающей среды нитрозосоединений, большинство из которых обладают мутагенными и канцерогенными свойствами. При поступлении нитратов в человеческий организм в концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое общетоксическое воздействие, в частности возникновение метгемоглобинемии вследствие биологических превращений нитратов в нитриты и другие токсичные соединения азота.  Также оказалось, что большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу двух «парниковых» газов.                                                                                                          Значительную роль в загрязнении почвы играют фосфатные удобрения. Поглощенные почвой фосфаты малоподвижны и лишь 2% их вымывается из пахотного слоя. Поэтому при чрезмерном применении фосфатных удобрений в почве накапливается Р205 в таком количестве, которое способно тормозить процессы ее самоочищения.

К загрязнению  почв приводят отходы и отбросы. Социальный уровень жизни общества определялся производством предметов потребления: от необходимых продуктов питания, посуды, мебели, жилищ и так далее до разнообразных транспортных средств и современной бытовой техники. Рост предметов потребления сопровождается увеличением количества бытовых отходов. В нашей стране количество таких отходов оценивается цифрой около 70 млн. тонн в год, втрое большей величиной – в США, и вдвое меньшей – в Японии. Ежегодный прирост бытовых отходов составляет примерно 3%. Проблема накопления и необходимости удаления твердых бытовых отходов (ТБО) вследствие загрязнения территории особенно остро стоит в крупных городах и мегаполисах с населением свыше 1 млн. жителей. Так, в Москве ежегодно образуется свыше 2,5 млн. тонн ТБО, основной состав которых представлен в таблице 1.

                                       Состав твердых бытовых отходов, %                    

Таблица 1

Анализ ТБО показывает, что основная масса приходится на долю органических компонентов (75–80%), за последние годы существенно возросла доля упаковочных материалов из бумаги, картона и полиэтилена. Основные способы утилизации ТБО  захоронение на специально оборудованных полигонах-свалках и сжигание.

Огромный вред для нормального  функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий. Почва обладает способностью накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например тяжелые металлы. Вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из-за газодымовых выбросов может повышаться до концентрации, в сотни раз превышающих допустимые. Значительное количество свинца содержат почвы, находящиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Результаты анализа образцов почвы, отобранных на расстоянии нескольких метров от дороги, показывают 30-кратное превышение концентрации свинца по сравнению с его содержанием (20 мкг/г) в почве незагрязненных районов.

Одной из серьезных экологических  проблем России становится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами. Нефть и нефтепродукты рассеиваются в окружающей природной среде повсеместно, так как в современном мире нет такой области хозяйственной деятельности человека, где бы они не использовались. В области, свободной от хозяйственной деятельности человека (заповедники, труднодоступные территории), углеводороды транспортируются с воздушными и водными потоками. Глобальное или региональное рассеяние углеводородов происходит, как правило, из суммы источников, находящихся иногда на значительных расстояниях и мало связанных между собой.  Актуальное практическое значение представляют собой импактные загрязнения природной среды нефтью и нефтепродуктами. Такие загрязнения, имеющие, как правило, конкретный источник, создают значительную единовременную нагрузку на почву, воду, биологические объекты, нанося порой большой ущерб народному хозяйству и природе. Импактные загрязнения - основной объект контроля в настоящее время.

Главные потенциальные источники  загрязнения природной среды  нефтью и нефтепродуктами - это нефтепромыслы, нефтепроводы, нефтеперерабатывающие  предприятия, нефтехранилища, наземный и водный транспорт, перевозящий  нефтепродукты.  Наиболее распространенный и менее всего управляемый  источник - нефтепроводы, по которым  перекачивается сырая и товарная нефть, а также различные жидкие нефтепродукты. Нефтепроводы густой сетью  располагаются в нефтедобывающих  районах, их нитки протягиваются  через всю страну, пересекая реки, каналы, горные хребты. Аварии нефтепроводов  часто случаются вблизи рек, которыми нефть разносится на большие расстояния.

На территориях нефтепромыслов главными источниками загрязнения  являются эксплуатационные и разведочные  скважины, из которых происходят аварийные  выбросы. На отдельных промыслах  число таких скважин достигает  нескольких сот. На нефтепромыслах имеются  и другие источники загрязнения: трубопроводы, сборные пункты, хранилища, пункты подготовки нефти. В зависимости  от положения нефтепромысла в  ландшафтно-геохимической системе  потоки нефти и нефтяных вод могут  захватывать и смежные территории.

Нефтеперерабатывающие предприятия  и заводы (НПЗ) и нефтехранилища - локальные источники загрязнения. Они загрязняют среду главным  образом через атмосферу и  сточные воды. Единовременные выбросы  на почву при этом относительно невелики, но их постоянное действие создает  вокруг значительный ареал устойчивого  загрязнения. Например, на НПЗ производительностью 12 млн. тонн нефти в год только через предохранительные клапаны  на технологических установках выбрасывается  в атмосферу около 100 тонн углеводородов  в сутки. [5]

3. Антропогенное воздействие на  гидросферу

Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность  Земли. Эта и без того большая  беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю  непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных  пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки  с полей также поступают в  реки и озера. Загрязняются и подземные  воды -важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде. [5]

3.1. Мировой океан и поверхностные  воды. Запасы пресной воды

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные  газы и соли, взвешены твердые частички. Даже пресной мы называем воду с  содержанием растворенных солей  до 1 г на литр. Откуда же берется и почему никогда не иссякает этот мировой родник пресной воды? Ведь почти все запасы мировой воды – это соленые воды Мирового океана и подземных кладовых.

Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному  круговороту воды. В результате испарения  образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км³ в год. (86% этого количества приходится на соленые воды Мирового океана и внутренних морей – Каспийского, Аральского и др.; остальное испаряется на суше, причем половина благодаря транспирации влаги растениями).

Каждый год  испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.

Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они  постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные  человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10–12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.

Реки всегда были источником пресной воды. Но в  современную эпоху они стали  транспортировать отходы. Отходы на водосборной  территории по руслам рек стекают  в моря и океаны. Большая часть  использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных  вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается  корень зла. На самом деле все обстоит  гораздо серьезнее. Даже при самой  совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.

Мировой водохозяйственный  баланс показал, что на все виды водопользования  тратится 2200 км³ воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 –35 тыс. км³ пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 км³ очищенной сточной воды "портит" 10 км³ речной воды, а не очищенной – в 3–5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

Человечеству  придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать  антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Запасы пресной  воды потенциально велики. Однако в  любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования  или загрязнения. Число таких  мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется  у 20% городского и 75% сельского населения  мира. Объем потребляемой воды зависят  от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека. [4]

3.2. Потребление воды промышленностью  и с/х

Потребление воды промышленностью также зависит  от экономического развития данного  района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а  в Индии – 1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности – сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды – сельское хозяйство: на его нужды уходит 70–80% всей пресной воды. Орошаемое земледелие занимает лишь 15–17% площади сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению.

Суммарный сток рек СНГ за год составляет 4720 км³. Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ, Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг Забайкалья, Центральная Якутия. Наиболее обеспечены водой северные районы СНГ, Прибалтика, горные районы Кавказа, Средней Азии, Саян и Дальнего Востока.