Тенденции изменения экологической обстановки, сопровождающие научно-технический прогресс

воздействия кислотности, но накопление тяжелых металлов опасно. Так, алюминий, растворимый в кислотной среде, ядовит для живущих в почве микроорганизмов, ослабляет рост корней растений. Кислотные дожди, закисляя воды озер, ведут к гибели их обитателей. Очевидно, что содержание цинка и кадмия в свинине и говядине часто превышает допустимые уровни.

Попадая в организм человека, тяжелые  металлы вызывают в нем изменения. Ионы тяжелых металлов легко связываются с белками (в том числе с ферментами), подавляя синтез макромолекул и в целом обмен веществ в клетках. Так, например, кадмий накапливается в почках, поражает почки и нервную систему человека, при больших количествах приводит к тяжелым специфическим заболеваниям.

Сжигание горючих ископаемых и других видов топлива сопровождается выбросом углекислого газа в атмосферу. Увеличение количества углекислого газа в результате антропогенного воздействия ведет к изменению теплового баланса Земли. Углекислый газ пропускает падающее на Землю солнечное излучение, но поглощает отраженное от Земли длинноволновое инфракрасное излучение. Это приводит к нагреванию атмосферы. Загрязняющие примеси и пыль в атмосфере поглощают часть падающего на Землю излучения, что дополнительно повышает температуру атмосферы. Нагретая атмосфера посылает дополнительный поток тепла на землю, поднимая ее температуру.Этот процесс называется парниковым по аналогии с парником, в который свободно проходит солнечное излучение в оптической части спектра, а инфракрасное излучение задерживается. По мере увеличения загрязнения атмосферы увеличивается температура поверхности земли. Особенно характерно проявление парникового эффекта в городах с промышленным производством — температура в центре оказывается на несколько градусов выше температуры в окрестностях города, особенно в безветренную погоду.

Основной источник атмосферной пыли — добыча и использование стройматериалов, металлургическая промышленность. В пыли много различных минералов (гипс, асбест, кварц и др.), около 20% окиси железа, 15% силикатов, 5% сажи, окисей различных металлоидов. Поступление техногенных частиц в атмосферу Земли составляет ежегодно 500 млн тонн. Пыль создает экран доя солнечной радиации, из-за загрязнений крупные города получают на 15% меньше солнечного света. Пыль в атмосфере ведет к появлению и обострению респираторных и легочных заболеваний.

 Увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов за счет уменьшения ее прозрачности способно вызвать таяние ледников и повышение уровня моря. Это может сопровождаться затоплением плодородных земель в дельтах рек, изменением солености воды, а также глобальным изменением климата Земли.

 Разрушительное действие оказывает антропогенное воздействие на атмосферный озон. Озон в стратосфере защищает все живое на Земле от вредного действия коротких волн солнечной радиации. Уменьшение содержание озона в атмосфере на 1% приводит к увеличению на 2% интенсивности падающего на поверхность Земли жесткого ультрафиолетового излучения, губительного для живых клеток.

 Во время работы реактивных двигателей при сжигании топлива азот и кислород воздуха образуют небольшое количество окислов азота, которые выбрасываются в атмосферу вместе с продуктами сгорания. Если это происходит на небольших высотах, окислы азота возвращаются на землю с осадками. Если же окислы азота выбрасываются выше облаков, то они долго (порядка года) находятся в атмосфере и принимают участие в разрушении озона. Оценки показывают, что ежедневное нахождение на высоте 17 километров примерно 300 сверхзвуковых самолетов ведет к уменьшению количества стратосферного озона на 1 %.

 Наиболее сильное разрушение озона связано с производством фреонов. Фреоны используются в качестве наполнителей аэрозолей, пенящей компоненты и в качестве рабочего вещества холодильников. При использовании баллончиков с аэрозолями, при утечке из холодильных резервуаров фреон попадает в атмосферу. Фреоны безвредны для человека, химически пассивны. Попадая в атмосферу, на высоте в несколько десятков километров фреоны под действием жесткого ультрафиолетового излучения Солнца разлагаются на составляющие компоненты. Одна из образующихся компонент — атомарный хлор — активно способствует разрушению озона, причем, молекула хлора действует как катализатор, оставаясь неизменной в десятках тысяч актов разрушения молекул озона. Время нахождения фреонов в стратосфере составляет несколько десятков лет. Проблема влияния фреонов на стратосферный озон приобрела международное значение, особенно в связи с образованием ≪озоновых дыр≫. Принята международная программа сокращения производства, использующего фреоны.

 Иногда метеорологические условия способствуют накоплению вредных примесей у приземной поверхности. Ветер может дуть вдоль ряда источников примесей, при этом примеси суммируются. При сильном ветре вредные примеси перемещаются и рассеиваются в более близких к земле слоях.

Наличие изотермических или инверсных слоев, уменьшающих вертикальный обмен в атмосфере, создает опасные метеорологические условия низких подинверсных выбросов. Выбросы выше инверсии способствуют переносу техногенных примесей на большие расстояния. Возрастает опасность значительного загрязнения удаленных территорий, Зимой создаются более благоприятные условия для накопления примесей и концентрации окислов азота в атмосфере выше, чем летом.

 

3. Антропогенное загрязнение гидросферы

Под гидросферой понимают совокупность всех вод Земли, находящихся в твердом, жидком и газообразном состоянии. Больше всего на Земле жидкой воды, она образует Мировой океан. Вода после атмосферного воздуха представляет второй по важности компонент биосферы, поддерживающий жизнь и оказывающий прямое влияние на здоровье человека.

Вода присутствует во всей биосфере, в живых организмах ее содержится 80—90%. Из всех запасов воды на Земле 97,5% составляет соленая. Большая часть пресной воды связана ледниками. Запасы питьевой воды ограничены, поэтому сохранение качества чистой воды представляет жизненно важное значение для человечества.

 В естественном состоянии в воде всегда содержатся растворенные газы и соли, взвешенные частички, поэтому вкус воды разных источников различен. Минеральный баланс организма тесно связан с минеральным составом употребляемой воды и пищи, а свойства воды обусловлены геохимическими особенностями местности и деятельностью человека, изменяющей природный состав элементов биосферы. Так, недостаток или избыток в воде микроэлементов оказывает ощутимое влияние на жизнедеятельность организма человека, микроэлементы обладают высокой биологической активностью, участвуют в обмене веществ, входят в состав гормонов и витаминов.

Жесткая вода содержит много кальция, оказывает негативное влияние на работу почек и желудка. Оптимальное содержание кальция в воде рекомендуется на уровне 50—75 мг/л, но не ниже 25 мг/л. Мягкая вода содержит мало кальция, магния, ванадия, выполняющих защитные функции в отношении сердечно-сосудистой системы. Повышенное содержание хлоридов в воде способствует развитию гипертонической болезни. Определены санитарные нормативы предельного содержания различных веществ в питьевой воде, превышение их может принести вред здоровью человека при постоянном употреблении такой воды. Поэтому качество питьевой воды находится под постоянным контролем.

 Основными потребителями пресной воды являются промышленность и сельское хозяйство, увеличивается расход воды на коммунально-бытовые нужды. В среднем на каждого городского жителя приходится 470 тонн воды в год. Постоянный круговорот воды в природе обеспечивает ее запас, однако часть используемой воды утрачивается безвозвратно. Потребляя чистую воду человек возвращает ее в виде стоков.

Загрязнение поверхности вод — это изменение состава или свойств вод, вызванное прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытовыми условиями, в результате чего они становятся непригодными для пользования. Природное загрязнение происходит весной, когда с талыми водами в водоемы поступают растительные остатки, мусор, вымываемые из почвы вещества. Загрязнение несут стоки с полей и городских улиц во время дождей и оттепелей, осадки из атмосферы.

Химический состав воды различных водоемов во многом зависит от состава почвы, характера и степени загрязнения ее и атмосферного воздуха в данном регионе. Специфичными для водоемов источниками загрязнения являются сточные воды. Шлейф водных загрязнений от больших городов распространяется по природным водотокам на десятки и сотни километров и может отравлять источники питьевой воды, расположенные ниже по течению от места выхода сточных вод. Со сточными водами предприятий по переработке нефти, природного газа, предприятий цветной металлургии в водоемы поступают вредные вещества.

Сточные воды металлообрабатывающих  производств, использующих различные  смазочные материалы, охлаждающие  жидкости, содержат токсичные вещества, как и воды с полей, загрязненных пестицидами. Стоки сельскохозяйственных ферм содержат большое количество аммиака, окислов азота, биологических веществ. Бытовые стоки с отходами моющих средств несут фосфаты. Стоки химических производств выносят в водоемы различные поверхностно-активные вещества, формальдегид, который хорошо растворим в воде и, реагируя с кислотами, образует вредные для организма человека соединения.

Хлоросодержащие углеводороды, используемые в антисептиках, фунгицидах, клеях, красителях, типографской краске, консервантах древесины, попадают в сточные воды и выделяют токсичные вещества. Часто в таких случаях обнаруживается побочный продукт — диоксин. Образуется диоксин также при одновременном попадании в водоемы хлоридов и фенола. Отмечены массовые отравления людей в результате превышения ПДК диоксина в сотни тысяч раз. Диоксин, образовавшись, практически не выводится из почвы и водной системы. Он чрезвычайно токсичен для человека и животных даже при очень низких содержаниях. В организме диоксин вызывает повреждение печени, угнетение иммунной системы, а также мутагенные, канцерогенные и другие токсические эффекты.

Диоксин накапливается  в почве, растениях, рыбе, тканях животных и в организме человека, усиливает воздействие на человека других химических вредных веществ и радиации. Существует более 200 соединений диоксинной группы с различной степеньюядовитости — дебензодиоксин, дебензофураны и др. Для предотвращения загрязнения окружающей среды диоксином необходим переход на бесхлорную технологию отбеливания бумаги, очистки воды, использование для топлива неэтилированного бензина.

 Результатом загрязнения природной воды антропогенными воздействиями является:

— повышение содержания солей, поступающих со сточными водами, из атмосферы и за счет смыва твердых отходов;

— повышение содержания ионов тяжелых металлов, прежде всего  свинца, кадмия, ртути, мышьяка и  цинка, а также содержания фосфатов, нитратов и др.;

— повышение содержания биологически стойких органических соединений: поверхностно-активных веществ, пестицидов, продуктов распада и других токсичных, канцерогенных, мутагенных веществ;

— загрязнение поверхности  воды нефтепродуктами от стоков и  водного транспорта (1 кг нефти может загрязнить 1 га поверхности воды и погубить 100 млн личинок рыб);

— снижение содержания кислорода  из-за загрязнения поверхности, сокращающего доступ кислорода из атмосферы;

— снижение прозрачности воды, в результате чего в загрязненных водоемах создаются условия для размножения вирусов и бактерий, возбудителей инфекционных заболеваний;

— тепловое загрязнение  водоемов горячими стоками, в результате чего создаются зоны с температурой на 8—12 °С зимой и до 50 °С летом  выше, чем во всем водоеме;

— загрязнение радиоактивными изотопами химических элементов.

Бытовые, производственные, сельскохозяйственные, а также дождевые стоки часто вызывают эвтрофикацию — обогащение воды. В результате избыточного поступления в водоемы  минеральных фосфатов и азотных веществ появляется ≪цветение воды≫, ухудшаются физико-химические свойства, вода делается мутной, зеленой с неприятным привкусом и запахом.

При использовании некачественной цветущей воды, без предварительного ее кипячения населением возможны вспышки  желудочно-кишечных заболеваний, отравление скота и птицы. Источниками антропогенного загрязнения гидросферы радиоактивными веществами являются атмосферный перенос, речные стоки с материков в океаны, ядерные испытания на островах. При этом основные поступления радиоактивного загрязнения идут от:

— испытании ядерного оружия,

— радиоактивных отходов, твердых и жидких, сбрасываемых в море;

— аварий, в результате которых радиоактивные вещества попадают в моря и океаны (Чернобыльская авария, аварии судовых и космических ядерных установок). Радиоактивные вещества вовлекаются морскими организмами в круговорот веществ. Радионуклиды переходят по пищевой цепи, концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая прямую угрозу как для них, так и для людей, вопреки мнению о безопасном разбавлении радиоактивных веществ в океане.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Антропогенное воздействие на почву и литосферу

Почва — это верхний  слой литосферы, образовавшийся из минеральных  соединений под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата. Поверхностные слои почвы содержат много остатков растений и животных, разложение которых ведет к образованию гумуса. Гумус — органическая часть почвы, образующаяся в результате биохимических превращений растительных и животных остатков. В гумусе содержатся основные элементы питания растений, которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений, количество гумуса определяет плодородие почвы и зависит от деятельности почвенных микроорганизмов и других существ, перерабатывающих все органические остатки. Структура, химический состав, влажность почвы имеют важное значение для плодородия почвы и обеспечения людей полноценными экологически безвредными продуктами питания.