Понятие о загрязнении окружающей среды. Последствия антропогенного воздействия на биосферу

Под загрязнением понимают привнесение в окружающую среду веществ и полей, которое приводит к нарушению потока высококачественной энергии, играет ключевую роль в экологии, поскольку, в конечном счете, приводит к гибели экологических систем.

Это важное физико-химическое явление настолько многогранно, многолико, что его изучению в современной биологии и экологии придается огромное значение. Приведем еще один из многочисленных вариантов определения: загрязнение — это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических или информационных агентов, или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колебаний) концентрации типичных агентов указанной природы в среде, нередко приводящее к негативным последствиям. Предельное загрязнение может вывести экологическую систему из состояния динамического равновесия и привести ее к полному разрушению.

Хозяйственная деятельность человека обусловливает разнообразные типы загрязнения окружающей среды, которые иллюстрирует схема, представленная на рис. 5.5.

Основные тины загрязнения окружающей среды

Рис. 5.5. Основные тины загрязнения окружающей среды

Биологическое загрязнение — это привнесение в экологические системы чуждых им животных (зоогенное загрязнение), растений (фитогенное) и микроорганизмов (микробогенное). Оно часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов (колорадский жук в Европе). В ряде случаев новые виды оказываются более конкурентоспособными и начинают вытеснять местные: американская норка — европейскую, ондатра — выхухоль и др. На территории России произрастает более 100 видов сорных растений, занесенных из других стран, в частности амброзия полыннолистная, пыльца которой является сильным аллергеном. В населенных пунктах наличие свалок, несвоевременная уборка бытовых отходов приводят к резкому увеличению санитарных животных: крыс, ворон, насекомых и нр. Значительный вклад в биологическое загрязнение среды вносят предприятия промышленного биосинтеза, производящие антибиотики, вакцины, сыворотки, ферменты и т.п., в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов.

Химическое загрязнение представляет собой привнесение в окружающую среду веществ, несвойственных или чуждых ей по своему химическому составу или присутствующих в ней в аномально больших количествах. Химическое загрязнение является сегодня наиболее массовой формой загрязнения. В настоящее время в природной среде находится около 7—8 млн химических веществ антропогенного происхождения, причем их арсенал ежегодно пополняют еще 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами. Экспертами ЮНЕСКО составлен список 200 наиболее опасных для жизни веществ. В него включены бензол, асбест, пестициды (ДДТ, элдрин, линдан и др.), бенз(а)пирен, тяжелые металлы (ртуть, кадмий, свинец) и другие разнообразные красители и пищевые добавки. Результатом химического загрязнения являются следующие негативные эффекты глобального масштаба: «озоновые дыры» (снижение содержания озона в стратосфере до 50%), парниковый эффект, кислотные дожди. Подробнее обсудим их ниже.

Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Оно включает: тепловое, шумовое, радиоактивное, электромагнитное, световое загрязнения. В последнее время обращают особое внимание на электромагнитное загрязнение, связанное с высоковольтными линиями электропередачи, функционированием электроподстанций, радио- и телепередающих станций, а также с использованием микроволновых печей, компьютеров, радиотелескопов, мобильных телефонов. Исследования американских и скандинавских ученых показали, что при пользовании видеотерминалами, создающими сильные магнитные поля (в диапазоне низких частот), у женщин возросло число выкидышей, отмечено ухудшение остроты зрения и развитие катаракты у операторов персональных компьютеров. Установлено, что электромагнитные поля, создаваемые высоковольтными линиями электропередач, электротранспортом, способствуют возникновению онкологических заболеваний. Поэтому в 1993 г. крупнейшие компании США по производству компьютеров создали фонд по изучению их влияния на здоровье человека.

Причиной загрязнения являются загрязнители. По аналогии с понятием загрязнения как процесса, под загрязнителем понимают вещество или явление, чуждое окружающей среде или присутствующее в ней в аномальных количествах или несвойственных местах. Присутствие этих веществ или явлений приводит к нарушению естественных биогеохимических процессов в экосистемах.

Вес экологические системы — и биосфера в целом — открытые системы с достаточно замкнутыми круговоротами веществ, поэтому привнесение в них (или отторжение из них) определенных количеств биогенов и энергии приводит к нарушениям функционирования систем, в пределе - к гибели прежних, образованию новых экосистем.

В естественных условиях после усреднения по сезонным колебаниям и среднегодовым флуктуациям величина показателя разомкнутости биологических круговоротов поддерживается на уровне 10-4, т.е. сотых долей процента. Показатель разомкнутости К рассчитывают по формуле

где и Р( _) — потоки синтеза и разложения биомассы соответственно, кг/м2 • год.

Внесение в среду избыточного количества биогенов, а также загрязнителей приводит к нарушению указанного равновесия в экосистемах. Одна из основных задач рационального природопользования — вести хозяйство таким образом, чтобы в природных экосистемах К не превышал 0,0001. Изменение значения К происходит главным образом вследствие загрязнения среды.

Причинами загрязнения могут являться как внешние абиотические, так и внутренние биотические факторы, связанные с развитием и функционированием самой экосистемы или биосферы.

Нарушение устойчивости экосистемы, связанное с прерыванием круговорота веществ или потока энергии в экосистемах, которое наступает в результате повышения концентрации веществ или полей, составляющих окружающую среду, определяется как явление загрязнения.

Неоправданный рост численности людей (экологическая проблема номер один) ведет к целой череде производных явлений, охватывающих экологию как самого человека, гак и множества других живых организмов. Объединим эти явления названием «экологические проблемы человечества» и проиллюстрируем схемой на рис. 5.6.

Поясним приведенную схему.

Голод. Среднестатистический человек при массе тела 67 кг в возрасте 18—29 лет для нормальной жизни должен получать в сутки в среднем 10,5 МДж (2500 ккал) энергии и 65 г белков, в том числе 50% белков животного происхождения. По уровню экономического развития в мире выделяют три группы стран: развитые, развивающиеся и страны третьего мира. Эксперт ФЛО И. Клатуманн предлагает различать четыре группы населения по различию в питании:

• 1-я группа — население экономически развитых стран (24%) явно

переедает, потребляя излишне много высококалорийных продуктов животноводства. Отсюда инфаркты, рак и некоторые другие заболевания, называемые болезнями цивилизации;

  • • 2-я группа — население питается удовлетворительно (25%), при потреблении 10—12,55 МДж энергии и 40 г животного белка;
  • • 3-я группа — население питается плохо, но достаточно для выживания (25%), при потреблении 10,5—12,5 МДж энергии и 10—25 г животного белка (аборигены Африки, Океании);
  • • 4-я группа населения (26%) — энергоемкость их питания находится на грани жизни и смерти.
Экологические проблемы человечества

Рис. 5.6. Экологические проблемы человечества

При потреблении ниже 8,4 МДж и менее 10 г животного белка — зона абсолютного голода; при энергоемкости суточного питания среднестатистического человека 10,4 МДж и 15 г животного белка — зона ежедневного недоедания. Ныне недоедает около 1,7 млрд человек более чем в 120 странах, в том числе дети.

Голод в мире носит в большей мере не биологический, а социальный характер. В Африке, Латинской Америке, Южной и Юго-Восточной Азии, в странах третьего мира суточное потребление белков растительного происхождения составляет 50% потребления в экономически развитых странах, а животного происхождения — в 10 раз меньше. В то же время 90% прироста населения приурочено к развивающимся странам и странам третьего мира, что крайне осложняет их экономическое развитие и обеспечение продовольствием. Выход из создавшегося положения, по современным представлениям, — это, прежде всего, повышение образовательного уровня в сельских местностях указанных государств и оказание гуманитарной помощи.

Сам термин «нриродно неоправданный рост численности» означает, что рост происходит аномально, вопреки действующим в биосфере механизмам межвидового взаимодействия и саморегуляции. Успехи медицины позволили существенно снизить смертность от болезней и неблагоприятных факторов абиотической среды и увеличить среднюю продолжительность жизни. Таким образом, в человеческом обществе многократно снизилась роль естественного отбора. В результате современная численность населения многократно превосходит уровень, который должен был сложиться при естественной регуляции численности населения факторами биотической и абиотической среды. В результате в биосфере постепенно накапливаются негативные изменения, вызывая своеобразное напряжение каналов передачи вещества и информации внутри естественных экосистем. Это, в свою очередь, может привести к одномоментному катастрофическому изменению параметров окружающей среды — глобальной экологической катастрофе — и к массовому вымиранию человечества.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >