Экологические проблемы человечества

Историческое развитие человечества, изменение экономики и производства неизбежно сопровождались изменениями в среде обитания — биосфере. Создание искусственной среды обитания защищает человека от неблагоприятных воздействий природного характера, в то же время усиливается воздействие техносферы на современное общество в виде антропогенных факторов. Особой остроты и масштабности экологические проблемы достигли во второй половине — конце XX в. в период расцвета научно-технической революции, сопровождающейся следующими социальными и экономическими процессами:

  • • стремительный экспоненциальный рост численности населения Земли;
  • • вступление в новую стадию развития научно-технической революции — постиндустриальную;
  • • глобализация мировой экономики с единой информационной системой;
  • • обострение противоречий и напряженности, вызванных региональными конфликтами (войнами) за облададние природными ресурсами.

Глобальные экологические проблемы имеют общие признаки'.

  • • масштабность (они касаются всего мирового сообщества, затрагивая интересы различных государств и народов);
  • • наличие тотальной угрозы (обострение кризисных экологических ситуаций приводит не только к экономическому и социальному ущербу, но и делает возможным физическое уничтожение человечества);
  • • необходимость межгосударственного сотрудничества в решении проблемы (поиск решений и совместная деятельность различных стран).

Возникновение глобальных экологических проблем в XX в. связано с развитием постиндустриального общества, характеризующимся резким увеличением интенсивности, объема и многообразия вмешательства человека в природу, т.е. антропогенных воздействий.

Антропогенные воздействия — это деятельность человека по реализации экономических, рекреационных, военных, культурных и других интересов, сопровождающаяся изменениями природной среды. Антропогенные воздействия могут быть положительными и отрицательными, длительными и кратковременными, целенаправленными и стихийными, а также глобальными, региональными и локальными.

Наиболее пагубным является химическое загрязнение всех оболочек биосферы ксенобиотиками, т.е. чуждыми для нее веществами. Часть биосферы, атмосфера, загрязняются газообразными и аэрозольными веществами промышленного и бытового происхождения, Мировой океан — нефтью и нефтепродуктами, почвы — пестицидами. Данные антропогенные загрязнения вызывают нарушение термодинамического режима нашей планеты и приводят к развитию кризисных ситуаций в биосфере — изменению (потеплению) климата, увеличению числа локальных климатических ЧС, истощению природных ресурсов, исчезновению биологических видов, разрушению экосистем.

Все чаще в последнее время говорят об экологическом кризисе в биосфере, т.е. о нарушении природного экологического равновесия, потери устойчивости экологическими системами. Такая ситуация может развиваться по двум сценариям.

Позитивный сценарий — это решительные меры во всех областях деятельности человека по уменьшению антропогенного давления на биосферу, что обеспечит функционирование системообразующих комплексов биосферы.

Катастрофический сценарий наращивание антропогенных воздействий, что приведет к необратимым изменениям с полным разрушением биосферы и гибелью человеческой цивилизации.

Особенностью биосферы, как любой живой системы, является стремление к восстановлению и самосохранению. В системе биосферы деятельность человека инородна, она разрушает систему и вызывает обратное давление биосферы на человека, стремящееся к элиминации человека как вида. Во всем мире наблюдаются рост генетических и психических заболеваний, падение устойчивости к стрессам, развитие фобий и нервных расстройств, снижение иммунитета и общей сопротивляемости к заболеваниям.

Вмешательство человека в природу не должно превышать экологической емкости экосистем, которая характеризуется способностью к восстановлению изъятых ресурсов и сохранению экологического равновесия в природной среде.

Последствия деятельности человека, антропогенное воздействие на биосферу должны прогнозироваться и регулироваться, с учетом вероятности сохранения экосистемы и сохранения здоровья человека. Поведение человека на Земле должно стать экологически безопасным как для него самого, так и для природной среды. В планировании хозяйственной деятельности необходимо опираться на знание экологических законов и механизмов, что позволит не только сохранить биоту, но и восстановить разрушенные экосистемы за счет природной саморегуляции.

Среди основных глобальных экологических проблем современности ученые выделяют следующие: «парниковый эффект», истощение озонового слоя, кислотные осадки, загрязнение окружающей среды, опустынивание, деградация и эрозия почвы, вырубка лесов, сокращение численности и вымирание животных, проблема утилизации отходов, изменение климата, истощение природных ресурсов, заболеваемость населения, фотохимический смог и др.

«Парниковый эффект» проявляется в повышении температуры нижних слоев атмосферы, вследствие способности атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать тепловое излучение земной поверхности. Обратное тепловое излучение земной поверхности существенно задерживается из-за наличия в атмосфере парниковых газов — диоксида углерода, метана, фреона, оксидов азота и др. Концентрация диоксида углерода с начала и до конца XX в. увеличилась на 25%, а метана — на 100% (по отношению к исходному показателю). Парниковые газы образуют как бы «стеклянный купол» над планетой, вследствие чего большая часть излучаемого Землей тепла возвращается назад и накапливается в приповерхностных слоях атмосферы тем интенсивнее, чем больше в них концентрация парниковых газов. Ученые прогнозируют как следствие «парникового эффекта» изменение климата в сторону повышения температуры на земной поверхности, повышение уровня вод Мирового океана в результате таяния ледников, изменение направлений ветров и океанических течений. Данные последствия приведут к серьезным экологическим проблемам. Например, в северных районах с вечной мерзлотой увеличение глубины протаивания грунта создаст угрозу строениям, дорогам, коммуникациям, активизирует процессы заболачивания и т.д. Для решения проблемы «парникового эффекта» на Международной конференции по глобальному изменению климата на планете (Киото, 1997) был принят договор (Киотский протокол), предусматривающий общее сокращение выбросов в атмосферу парниковых газов на 5,2%.

Истощение озонового слоя. Озоновой слой — это слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Концентрация озона в слое очень низкая, и если выделить его в чистом виде и сжать до плотности, которую имеет воздух у поверхности Земли, то толщина озонового слоя не превысит 5 мм. Свойство озона поглощать коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца имеет большое значение для биосферы, поскольку озоновый экран предохраняет живые организмы от губительного воздействия ультрафиолетовых лучей. В 1985 г. над Антарктидой было обнаружено большое пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, которое назвали «озоновой дырой». Над Арктикой истощение озонового слоя несколько меньше, но содержание озона также ниже оптимального значения. Считается, что основной причиной возникновения «озоновых дыр» является значительное содержание в атмосфере хлорфторуглеродов (ХФУ), которые в условиях стратосферы распадаются с выделением атомов галогенов. Атомы галогенов выступают катализаторами в реакции разрушения озона. Так, одна молекула хлора способна разрушить до 1 млн молекул озона в стратосфере.

Фреоны (хлорфторуглероды) — высоколетучие стабильные вещества, химически инертные у земной поверхности. Они широко применяются в производстве и быту в качестве хладагентов (кондиционеры, рефрижераторы, холодильники), распылителей (аэрозоли), пенообразователей. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, фреоны разлагаются в результате фотохимической реакции с образованием оксида хлора, интенсивно разрушающего озон. Содержание фреонов в стратосфере ежегодно увеличивается на 5%.

Истощение озонового слоя приводит к более высоким уровням ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, что способствует увеличению риска заболевания раком кожи у людей, снижению урожайности сельскохозяйственных культур, нарушению течения физиологических процессов у растений (замедление процесса фотосинтеза) и др.

Осознавая сложность проблемы, в 1987 г. в Монреале участники международной встречи (98 стран) заключили соглашение (Монреальский протокол) о постепенном прекращении производства ХФУ и запрещении выброса их в атмосферу.

В настоящее время некоторые ученые считают естественным происхождение «озоновых дыр». Причины их возникновения они видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, процессах дегазации Земли и др.

Кислотные осадки. Кислотными называют любые атмосферные осадки (дожди, туманы, роса, град, снег), кислотность которых выше нормальных показателей.

Кислотные свойства среды определяются ионами водорода. Чем больше концентрация водородных ионов в растворе, тем выше его кислотность. Для выражения концентрации ионов водорода используют единицы водородного показателя, или pH. Шкала pH — от 0 (крайне высокая кислотность) через 7 (нейтральная среда) до 14 (крайне сильная щелочность). Обычная дождевая вода имеет pH 5,5. Проходя через слой атмосферы, содержащий повышенную концентрацию оксидов серы, азота или хлористого водорода, осадки насыщаются этими веществами, что ведет к уменьшению значения водородного показателя, т.е. осадки становятся кислыми. Кислотные дожди содержат растворы серной, азотной и других кислот, в которые превращается влага воздуха, поглощая диоксид азота, сернистый и другие газы, содержащиеся в воздухе.

Кислотные осадки губительно действуют на растительность, снижают прирост леса и урожайность сельскохозяйственных культур, являются причиной закисления озер, приводящего к гибели икры, мальков, планктона, водорослей и рыб. В результате выпадения кислотных дождей происходит процесс подкисления почв, что является стресс-фактором, оказывающем влияние на жизнеспособность лесных массивов. Общая площадь лесов России, пораженных и погибших от воздействия промышленных эмиссий, составляет около 1 млн га. Наибольшие площади усыхания лесов отмечаются в регионах, где расположены крупные металлургические производства. Кислотные дожди ускоряют коррозию металлов, способствуют разрушению зданий. Так, в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз быстрее, чем в сельской местности.

Среди кислотных осадков наиболее выраженное снижение водородного показателя характерно для тумана. Так, наиболее высокая кислотность тумана отмечена в Гамбурге (pH менее 2, для сравнения: pH лимонного сока — 2,3).

Отрицательные последствия кислотных дождей зафиксированы в США, Европе, Канаде, России, Украине, Белоруссии и других странах.

Кислотные осадки опасны для человека при непосредственном контакте. Особенно опасна смесь тумана с дымом (твердыми частицами сажи) — смог.

Так, в 1952 г. в Англии от смога в течение нескольких дней погибло около 4 тыс. человек. По данным наблюдений, загрязнение воздуха в Лондоне во много раз превышало допустимые концентрации, что явилось результатом сжигания в отопительных системах домов угля или мазута. Экологическая трагедия возникла в условиях образовавшейся зоны высокой влажности, высокого давления и безветрия, нарушивших нормальную вертикальную циркуляцию в атмосфере.

Для спасения природы от кислотных дождей необходимо резко снизить выбросы оксидов серы и азота в атмосферу. Выбросы на территории Европы превышают сейчас 30 млн т ежегодно, что на 70—80% обусловливает кислотность дождей в Европе [10]. В последние 10—15 лет проявились экологические последствия кислотных осадков, связанные с уровнем загрязнения атмосферы диоксидами серы и азота, образующимися при сжигании ископаемого топлива, при сжигании топлива транспортом и т.д. Эти газы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор серной, азотной и других кислот.

Решению проблемы кислотных дождей способствует переход промышленности на экологичные виды топлива, более широкое использование электроэнергии, а также систематический контроль за промышленными выбросами и отходами.

Загрязнение воздушной среды. Тепловая энергетическая промышленность является самым мощным загрязнителем среды, на нее приходится 26,6% от общего количества всех промышленных выбросов в атмосферу России и 4,8% сточных вод. Воздействие электростанций на природную среду идет в нескольких направлениях и сказывается на загрязнении атмосферы, водных ресурсов, земельных сельскохозяйственных угодии и лесных массивов. Наиболее сильным оказывается загрязнение воздушного бассейна. Особую опасность представляют выбросы оксидов углерода, серы и азота. Диоксид углерода С02 образуется при полном окислении кислородсодержащего топлива. Попавший в атмосферу С02 остается в ней в среднем 2—4 года. За это время он повсеместно распространяется по земной поверхности. Влияние С02 выражается не только в токсическом действии на живые организмы, но и в способности поглощать инфракрасные лучи. При нагревании земной поверхности солнечными лучами часть тепла в виде инфракрасного излучения отражается обратно в космическое пространство. Отраженное тепло частично перехватывается газами, поглощающими инфракрасное излучение. Именно выбросы С02 в значительной степени определяют процесс потепления климата. Тепловая энергетика дает примерно 50% выбросов оксидов азота в атмосферу. Например, в 1991 г. в воздушную среду городов России было выброшено 32 млн т загрязняющих веществ, из них: 9,2 млн т диоксида серы, 6,4 млн т твердых веществ, 7,6 млн т оксидов углерода 3,0 млн т оксидов азота, 1,7 млн т летучих органических соединений.

Атмосферное загрязнение выбросами промышленности и транспорта является основным источником деградации лесных массивов, так как эти выбросы могут изменить или подавить репродуктивность древесных пород, нарушить кругооборот питательных веществ в лесу и метаболизм деревьев. Загрязнение может привести к отравлению растительного покрова токсичными веществами, механическому воздействию сажи и пыли на растительный покров, изменению биологической сферы обитания растений, образованию биогеохимических аномалий в результате накопления тяжелых металлов.

Проблема загрязнения атмосферы промышленными выбросами привлекает внимание ученых и глав многих государств, которые в 1997 г. приняли соглашение по сокращению выбросов и установили соответствующие лимиты (Киото, Япония). В нашей стране законодательно установлены гигиенические нормативы по более 2100 химическим веществам. Выброс веществ с неустановленной степенью опасности запрещен.

Деградация и эрозия почвы. Мировой земельный фонд составляет 13392 млн га, или 25% площади поверхности Земли. Доля пахотных земель составляет 11,3% земельного фонда и постоянно сокращается за счет отчуждения земельных ресурсов в результате действия различных факторов.

Сохранение земельных ресурсов является существенной экологической проблемой мирового масштаба, возникающей в процессе ведения сельскохозяйственного производства. С увеличением численности населения Земли все более важным становится сохранение почвы как основы для производства сельскохозяйственной продукции. При этом необходимо учитывать, что почва образуется медленно и часть ее, разрушенная в настоящее время, может быть утрачена для последующих поколений.

Следствием влияния негативных воздействий различных естественных и антропогенных факторов среды на верхний плодородный слой суши является деградация почвы.

Эрозия почвы — это процесс разрушения или переотложения почвенных частиц потоками воды или воздуха. В зависимости от причин различают ветровую и водную эрозию. Ветровая эрозия распространена в степных районах с сильными ветрами. При водной эрозии происходит разрушение верхнего слоя почвы под действием ливневых осадков и паводков

Наиболее распространенная и опасная — водная эрозия, в результате которой происходят разрушение почвы, смыв ее талыми и дождевыми водами. Со смываемой почвой в реки, озера, моря уносятся азот, фосфор, калий и другие необходимые элементы.

Почвенный покров разрушается под действием процессов водной и ветровой эрозии. Эрозионным процессам подвержены 125 млн га сельскохозяйственных угодий страны. Каждый третий гектар пашни и пастбищ в мире является эродированным и нуждается в защите от деградационных процессов.

Эрозия почвы может иметь и антропогенное происхождение:

Техническая эрозия возникает вследствие изъятия плодородных земель под добычу полезных ископаемых открытым способом, а также под городское и промышленное строительство, строительство дорог, трубопроводов, линий электропередачи и др.

Ирригационная эрозия возникает вследствие нарушения правил полива, возведения ирригационных устройств.

Нарушение биоэнергетического режима', девегстация — исчезновение растительного покрова, ведущее к омертвлению почвы; почвоутомление и истощение почвы в результате длительного возделывания одних и тех же культур; дегумификация почвы — потеря почвой гумуса.

Нарушение водного режима: сухость и опустынивание; засоление почвы; селевые разливы и оползни.

Химическое загрязнение почв: промышленное загрязнение, сельскохозяйственное загрязнение, радиоактивное загрязнение.

Одним из последствий усиления антропогенного воздействия является накопление в почвах различных загрязнителей (тяжелых металлов, радиоактивных элементов, удобрений и ядохимикатов). Указанные загрязнители почв не только накапливаются в них, но и включаются в различные звенья пищевых цепей и в конечном счете с пищей попадают в организм человека.

Решение проблемы деградации почвы — многоаспектная задача. В степных засушливых районах успешно применяются меры борьбы с эрозией почвы — безотвальная обработка земли, террасирование, полосная вспашка, создание ветрозащитных лесных полос.

Вырубка лесов. Процессы деградации почвы, обмеление рек и озер напрямую связаны с вырубкой лесов. Планетарное значение леса трудно переоценить. Лес очищает воздух, насыщает его кислородом, является средой обитания для многих животных, создает благоприятный микроклимат, защищает почву от эрозии, уменьшает поверхностный сток воды.

На заре зарождения человечества леса покрывали большую часть планеты. С ростом населения планеты и разнообразием использования леса площадь лесных территории стремительно сокращалась, менялись характер и масштабы деятельности человека. Так, за последнее тысячелетие вырублен лес на территории 50—70% площади поверхности Земли. Особенно значительными негативными последствиями сопровождается вырубка тропических лесов, где темпы вырубки леса не замедляются и сегодня. Площадь лесов сокращается ежегодно на 200 тыс. км2. Уменьшение территорий тропического леса ведет к снижению поступления кислорода, способствует развитию «парникового эффекта» и потеплению климата.

В России с XV и до начала XX в. интенсивно вырубались леса, количество лесных территорий снизилось в 1,5 раза. Варварская вырубка лесов привела к усилению эрозии почвы и опустыниванию плодородных земель, изменению микроклимата, нарушению естественных экологических систем и уменьшению видового разнообразия.

В настоящее время разработаны правовые нормы лесопользования и охраны лесов. Система лесотехнических мероприятий, направленных на рациональное использование и восстановление лесных ресурсов, включает следующие мероприятия’.

  • • осушение переувлажненных лесных земель;
  • • известкование кислых почв;
  • • восстановление леса на вырубках, посадка быстрорастущих пород деревьев, реконструкция малоценных лиственных лесов;
  • • борьба с лесными вредителями и болезнями;
  • • борьба с лесными пожарами;
  • • нормирование сбора ценных растений, встречающихся в лесах, и т.д.

Своевременное восстановление лесов является важной мерой для сохранения лесного фонда. К числу лидеров по посадке леса относятся Россия, Китай, США, Индия и Япония.

Загрязнение водной среды. Изменение состояния гидросферы происходит в результате истощения и загрязнения поверхностных вод. Около 90% поверхностных и около 30% подземных вод используется человеком. Однако процессы очистки использованных вод не всегда обеспечивают их высокое качество. Каждый третий человек в России получает воду, не отвечающую гигиеническим требованиям по ряду показателей. Огромный вред наносит такое явление, как потребление питьевой воды предприятиями для производственных нужд. Водоемкими отраслями народного хозяйства являются химическая, нефтехимическая, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия, энергетика, жилищно-коммунальное хозяйство.

Мероприятия по охране и рациональному использованию вод предполагают: повторное поступление использованной воды в производственные циклы после очистки, совершенствование системы очистки отработанных вод до стандартов питьевой воды, исключение сброса отработанных вод в водные источники, применение капельного орошения в сельском хозяйстве, экономное использование воды в быту, соблюдение правил при разведке подземных вод, строительстве и эксплуатации водозаборов, организация и ведение мониторинга наземных и подземных вод.

Глобальное потепление климата планеты происходит вследствие усиленного выброса в атмосферу углекислого газа. Причинами этого являются: работа многих производств, сжигание топлива, выхлопные газы транспорта и т.д. Общая температура на планете в 2000 г. повысилась по сравнению с температурой в конце прошлого столетия на 1,8 градусов. Ожидается повышение температуры к 2020 г. — на 2,5 градуса, а к 2050 г. — на 3 градуса, что нарушит баланс воздушных потоков, изменит количество осадков на земной поверхности.

Глобальное потепление, по расчетам ученых, приведет к интенсивному таянию ледников, вследствие чего уровень моря может подняться на 300—500 мм, что вызовет существенные экологические проблемы в городах и странах, расположенных в низменных районах. По прогнозам Всемирного фонда дикой природы (WWF), ущерб от глобального потепления для России через несколько десятков лет составит 5—10 млрд долл. США. Общее потепление может превысить адаптационные способности организмов, что повлечет за собой гибель определенных организмов, уменьшение территорий, пригодных для жизни, и в конечном счете — существенные изменения в природных сообществах. В Дании, Финляндии, Нидерландах, Норвегии, Швеции введены льготы для производителей энергии из нетрадиционных источников (снижены налоги, выделяются кредиты на приобретение ветроэнергетических установок и др.). Киотский протокол предусматривал общее сокращение выбросов в атмосферу парниковых газов на 5,2%.

Проблема утилизации отходов. Отходы — неиспользуемые остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий и продуктов, образующиеся в процессе производства продукции или ее потребления и утратившие свои потребительские свойства.

По агрегатному состоянию различают жидкие, твердые и газообразные отходы.

По происхождению отходы подразделяют на бытовые (коммунальные), промышленные, сельскохозяйственные, строительные, радиоактивные и др.

Наиболее серьезные экологические проблемы связаны с отходами, содержащими в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств (токсичность, взрывчатость, инфекци- онность, пожароопасность и т.д.) и присутствуют в количестве, негативно влияющем на здоровье людей и состояние окружающей природной среды.

Опасные отходы подразделяют на четыре класса опасности'.

  • 1) вещества (отходы) чрезвычайно опасные;
  • 2) вещества (отходы) высокоопасные;
  • 3) вещества (отходы) умеренно опасные;
  • 4) вещества (отходы) малоопасные.

Отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почвы и растительности. Первоначально решение проблемы отходов рассматривалось преимущественно в их уничтожении — закапывании или сжигании, но с увеличением загрязнения окружающей среды на первый план вышли экологически более приемлемые меры устранения отходов — их сортировка и повторное использование, т.е. реци- клинг. Реализация рециклинга с минимальными затратами — важная техническая задача, которая требует изменения всей технологии. Рециклинг приведет к сокращению разработки полезных ископаемых и загромождению земной поверхности отвалами и отходами.

Минимизация отходов в различных отраслях промышленности может быть достигнута следующими способами: усовершенствованием технологических процессов в направлении сокращения количества образующихся отходов, рециклизацией отходов, предпочтительно в процессе их образования, переработкой отходов в полезные побочные продукты, снижением объемов и токсичности отходов для облегчения последующего удаления и переработки.

Перспективным способом утилизации опасных отходов представляется термический метод. Он позволяет из некоторых видов отходов получать серебросодержащую золу, содержащую благородные и редкие металлы. Методы высокотемпературной обработки позволяют восстанавливать активированные угли, известь, соду и другие вещества.

Решение глобальных экологических проблем невозможно без существенных изменений в концепции социально-экономического развития, направленных на сохранение и восстановление природной среды. Первостепенными задачами должны стать следующие: преодоление потребительского отношения и экологической безграмотности в хозяйственной деятельности человека, учет емкости и способности природных экосистем к самовосстановлению при планировании производств, рациональное природопользование, сохранение и восстановление природных биоценозов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >