Антропогенные воздействия на природу
Понятие природы, природных ресурсов. Проблема роста народонаселения. Антропогенные воздействия на потоки энергии и круговороты веществ, их классификация. Основные источники загрязнения окружающей среды. Техногенные аварии и природные катастрофы.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.08.2016 |
| Размер файла | 2,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Антропогенные воздействия на природу
Содержание
- 1. Понятие природы, природных ресурсов
- 2. Рост народонаселения
- 3. Антропогенный материальный баланс
- 4. Антропогенные воздействия на потоки энергии и круговороты веществ
- 5. Классификация антропогенных воздействий
- 6. Экологические кризисы и экологические катастрофы
- 7. Понятие загрязнения окружающей среды. Виды загрязнителей
- 8. Основные источники загрязнения окружающей среды
- 9. Техногенные аварии и природные катастрофы
- 10. Экологическая ситуация
- Литература
1. Понятие природы, природных ресурсов
Природа. В широком смысле природа - это весь материально-энергетический и информационный мир Вселенной. Природа - совокупность естественных условий существования человеческого общества, на которую прямо или косвенно воздействует человечество, с которой оно связано в хозяйственной деятельности.
Взаимодействия человека с природой - проблема вечная и одновременно современная: человечество связано своим происхождением с природным окружением, существованием и будущим. Человек как элемент природы является частью сложной системы "природа - общество". За счет природы человечество удовлетворяет многие свои потребности.
Все элементы природы представляют собой окружающую среду. В понятие "окружающая среда" не входят созданные человеком предметы (здания, автомобили и т.д.), так как они окружают отдельных людей, а не общество в целом. Однако участки природы, измененные деятельностью человека (города, сельскохозяйственные угодья, водохранилища, лесополосы), входят в окружающую среду, так как создают среду общества.
В экологии различают понятия "природные условия" и "природные ресурсы". Природные условия - понятие очень широкое, охватывающее все аспекты природы, о них говорят безотносительно к человеку и его деятельности.
Природные ресурсы (естественные) - это природные объекты и явления, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных богатств, воспроизводству трудовых ресурсов. К природным ресурсам относят в настоящее время полезные ископаемые, почву, растительность и животный мир, атмосферный воздух, воду, климат, солнечную и космическую радиацию.
антропогенное загрязнение окружающая среда
Совокупность природных ресурсов и природных условий жизни общества, используемую в настоящее время или которая может быть использована в обозримом будущем, называют природными благами (рис. 1).
Природные ресурсы классифицируют: по их использованию (производственные, здравоохранительные, научные, эстетические и т.д.); по принадлежности к тем или иным компонентам природы (минеральные, земельные, лесные, водные, энергетические и др.). По характеру воздействия человека природные ресурсы обычно делят на две категории: исчерпаемые и неисчерпаемые (рис. 2).
Рис. 1. Структура понятия "природные блага" (по Н.Ф. Реймерсу, 1990)
Рис. 2. Классификация природных ресурсов
Исчерпаемые природные ресурсы, в свою очередь, подразделяются на невозобновимые, относительно возобновимые и возобновимые. К невозобновимым природным ресурсам относятся богатства недр (полезные ископаемые), так как после их добычи и использования они не могут стать тем, чем были раны ше, а условия на Земле сегодня для их возникновения или восстановления практически отсутствуют. Почва является относительно возобновимым природным ресурсом, так как только при грамотном ее использовании сохраняется плодородие, способность получения высоких урожаев возделываемых культур. К возобновимым природным ресурсам относят растительный и животный мир. Они по мере использования могут восстанавливаться. Так, вместо использованных человеком растений и животных нарождаются новые.
К неисчерпаемым природным ресурсам относят: космические (солнечная радиация, морские приливы и др.), климатические (атмосферный воздух, тепло и влага атмосферы, энергия ветра), водные.
В последние годы в делении природных ресурсов по признаку исчерпаемости произошли изменения. К исчерпаемым и невозобновимым относят минеральные ресурсы, к исчерпаемым и возобновимым ресурсам: земельные, водные и биологические. Биологические ресурсы подразделяются на растительные и животные. Неисчерпаемые ресурсы: энергия Солнца, текучей воды, ветра и климатические.
Та часть природных ресурсов, которая реально может быть вовлечена в хозяйственную деятельность при данных технических и социально-экономических возможностях общества, при условии сохранения среды жизни человека, называется природно-ресурсным потенциалом. Природно-ресурсный потенциал, экономически оцененный, входит в состав национального богатства. Природно-ресурсный потенциал - важнейшее понятие природопользования.
Природопользование - совокупность всех форм эксплуатации природно-ресурсного потенциала и мер по его сохранению. Отсюда природопользование будет рациональным, если оно не приводит к резкому изменению природно-ресурсного потенциала. Оно будет рациональным, если человек найдет разумное сочетание растущею воздействия на природу с заботой о ней, с охраной и всемерным воспроизводством природных условий и ресурсов.
2. Рост народонаселения
Нами ранее был рассмотрен вопрос о том, что человечество является частью биосферы, продуктом ее эволюции (глава 12.11). Однако взаимоотношения человека и природных сообществ никогда не были безоблачными. С момента изготовления первого примитивного орудия человек уже не довольствуется предметами, созданными природой, а начинает изготовлять, вводить в свой обиход предметы, вещества и т.д., которые находятся за пределами естественного биологического круговорота. Человечество является неотъемлемой частью природы, принадлежащей ей и находящейся внутри ее. Благодаря развитию общества биологически и вид Homo sapiens был выведен из-под действия естественного отбора, межвидовой конкуренции, ограничения роста численности, что расширило возможности приспособительного поведения и расселения людей. Отклонением от закономерностей равновесия в живой природе стал ускоряющийся рост народонаселения Земли. Число особей какого-либо вида по биологическим законам зависит от потенциала размножения, продолжительности жизни, широты приспособительных возможностей и регулируется естественным отбором - совокупностью экологических факторов. Как правило, мелкие животные более многочисленны, чем крупные. Дня многих видов существуют в определенной мере нормативные границы колебаний их наиболее вероятной численности в природе. Отсюда считается, что число особей одного вида африканских четвертичных гоминид - предков человека - при благоприятных условиях, по всей вероятности, не превышало 500 000 или было намного меньше. Сегодня трудно найти ответ, когда же произошло превышение этой "нормы". Первобытный человек сам расширил свои приспособительные возможности и тем самым ослабил пресс естественного отбора. Приблизительно до начала XVIII в. человечество увеличивалось медленно, со средней скоростью около 1% за столетие, что соответствует удвоению численности за 1000 лет. В дальнейшем скорость прироста начинает увеличиваться и к середине XX в. приобретает гиперэкспоненциальный характер. ТА. Акимова, В.В. Хаскин (1994) приводят данные о том, что в 1969 г. население мира увеличивалось на 2% в год, прирост составлял около 70 млн. человек, или 150 человек в минуту. В 1989 г, прирост в 1,8 % численности возросшего населения дал уже 90 млн человек (179 человек в минуту), или больше, чем когда-либо за всю предыдущую историю человечества. В конце XX в. каждое десятилетие добавляет к общей численности еще 1 млрд человек. В конце 1992 г. население Земли составляло 5,6 млрд. человек, а к 2000 г. достигнет 6,1 млрд человек. Этот стремительный рост называют демографическим взрывом (рис. 3).
Рис. 3. Рост населения Земли (по прогнозам ООН)
Примечание: верхняя линия - рост численности населения развивающихся стран, нижняя - развитых.
Тенденция увеличения населения Земли, по всей видимости, будет сохраняться и в первой половине XXI в. По разным оценкам, к 2025 г. на Земле будет от 7,6 до 9,4 млрд человек. Основная доля прироста населения приходится и будет приходиться в будущем на развивающиеся страны. Последствия роста населения представлены на рис. 4.
Рис. 4. Последствия роста населения (схема типа "модели эффектов"), из В.А. Краоилова, 1992
Процессы, сопровождающие рост населения, практически неизбежно охватывают все сферы жизни. Среди них такие, как рост потребления, рост городов, загрязнение среды, изменение образа жизни, падение уровня жизни, централизация, изменение структуры населения, скученность, массовая культура и т.д.
3. Антропогенный материальный баланс
За последние сто лет произошли два важных сдвига. Во-первых, резко увеличилась численность населения Земли. Во-вторых, еще более резко выросло промышленное производство, производство энергии и продуктов сельского хозяйства. В результате потоки вещества и энергии, вызываемые деятельностью человека, стали составлять заметную долю от общей величины биогенного круговорота. Человечество стало оказывать заметное воздействие на функционирование биосферы.
Биологически человек уже на предысторической фазе развития отличался от всех других одинаковых по размеру млекопитающих исключительной подвижностью, проходя за сутки обычно вдвое большее расстояние, чем они. Люди жили в условиях энергетической недостаточности и вынуждены были охранять огромную кормовую территорию, в которой периодически или постоянно кочевали. И несмотря на это, они долгое время находились в рамках весьма скромного энергетического баланса (рис. 5).
Рис. 5. Среднее индивидуальное потребление энергии за год на различных этапах развития человеческого общества и усредненное по странам мира соотношение между валовым общественным продуктом и энергопотреблением (по Н.Ф. Реймерсу, 1990):
1 - пища; 2 - домашние работы и услуги (включая торговлю, обучение и т.п.); 3 - промышленность и сельское хозяйство; 4 - транспорт
Расход энергии на одного человека (в ккал/сут.) в каменном веке был около 4 тыс., в аграрном обществе - 12 тыс., в индустриальную эпоху - 70 тыс., а в передовых развитых странах конца XX в. - 230 - 250 тыс., т.е. в 58-62 раза больше, чем у наших далеких предков.
Рост народонаселения требует увеличения продуктов питания, создания новых рабочих мест и расширения промышленного производства. Антропогенный круговорот вещества на Земле в конце XX в. по Т.А. Акимовой, В.В. Хаскину (1994) представлен на рис. 6.
Рис. 6. Глобальный антропогенный материальный баланс (ориентировочные данные 1990 г.; Г/год), по Т.А. Акимовой, В.В. Хаскину, 1994
Примечание: двойные стрелки - потоки потребления; одинарные стрелки - потоки отходов и загрязнения среды. Условные обозначения (в кружках): 1 - потребление биомассы; 2 - в химическую продукцию входят минеральные удобрения (0,18 Гт/год) и органическая синтетика (0,12 Гт/год); 3 - указаны брутто-продукты; нетто-потребление продуктов питания составляет 0,9 Гт /год; 4 - имеются в виду все товары (продукты, вещества, материалы, изделия) индивидуального пользования
Человек постоянно вовлекает природные ресурсы в ресурсный цикл (рис. 7).
Рис. 7. Модель ресурсного цикла (по Г.В. Стадницкому, Д.И. Родионову, 1996)
Ресурсный цикл - это совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или группы веществ на всех этапах использования его человеком, включая его влияние, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, превращение и возвращение в природу.
Ресурсные циклы близки к естественным, представляя собой две дуги единого естественно-ресурсного цикла, протекающего в различных средах: природной и социально-экономической (табл. 1).
Таблица 1. Ресурсные циклы
|
Ресурсные циклы на основе использования возобновимых природных богатств |
Ресурсные циклы на основе использования полезных ископаемых |
|
|
1. Цикл почвенно-климатических ресурсов и сельскохозяйственного сырья 2. Цикл лесных ресурсов и лесоматериалов 3. Цикл ресурсов фауны и флоры |
1. Цикл энергоресурсов и энергии с гидроэнергетическим и энергохимическим подциклами 2. Цикл металлорудных ресурсов и металлов с коксохимическим подциклом 3. Цикл неметаллического ископаемого сырья с подциклами горно-химических и минеральных строительных материалов |
В.А. Черников и др. (2000) считают, что с ростом производительных сил использование природно-ресурсного потенциала неуклонно расширяется, происходит формирование и развитие техногенеза. Техногенез - процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека, проявляется в преобразовании биосферы, вызываемом совокупностью геохимических процессов, которые связаны с технической и технологической деятельностью людей по извлечению из окружающей среды, концентрации и перегруппировке целого ряда химических элементов, их минеральных и органических соединений-
По Т.А. Акимовой, В.В. Хаскину (1994) общая масса вещества., которое человек перемещает на поверхности планеты в конце XX столетия достигла 4 трлн т в год. Из 120 млрд т (Гт) ископаемый материалов и биомассы, которые мобилизуются мировой экономикой за год, лишь 9 Гт (7,5%) преобразуются в материальную продукцию в процессе производства. Большая часть - около 80% - потребляется и входит в основные и оборотные материальны® фонды и резервы всех отраслей мирового хозяйства, т.е. возвращается в основном в производство. Личное потребление людей составляет только 1,5 Гт, при этом более половины этой массы относится к нетто-потреблению продуктов питания. Только небольшая часть последних минует производственный цикл и не требует дополнительных затрат энергии на приготовление пищи.
В конце XX в. ежедневно требуется всем людям Земли около 2 млн т пищи, 10 млн м3 питьевой воды, 2 млрд м3 кислорода для дыхания.
В общем объеме потребляемых человечеством природных ресурсов более 70% приходится на ресурсы недр. Из них производится 94% энергоносителей (моторное топливо, топливо для тепловых и атомных электростанций), свыше 90% продукции тяжелой индустрии (прокагатруб, конструкционных материалов), около 75% строительных материалов, 60% удобрений и 50% товаров народного потребления непищевого значения.
Минеральные ресурсы также занимают важное место в пищевом потреблении, на их основе изготовляют лекарственные препараты. Подземные артезианские воды, значительная часть которых минерализована, широко используются как в бальнеологических целях, так и для питьевого водоснабжения. Минеральные грязи, термальные водные источники являются прекрасным средством для лечения различных заболеваний.
В современном мировом хозяйстве применяется свыше 250 разновидностей полезных ископаемых. Строительные камни, руды черных и цветных металлов, камни-самоцветы, золото, серебро, нефть, уголь используются с древнейших времен. Ежегодно в хозяйственный оборот вовлекаются новые месторождения традиционных полезных ископаемых, а также их новые разновидности, полезные свойства которых можно использовать с помощью современных технических средств и технологий.
Анализ накопленной добычи полезных ископаемых за истекший период XX в. показывает общую тенденцию прогрессирующего роста! объемов добычи. Если в первой половине XX в. объемы мировой добычи полезных ископаемых удваивались через 50 лет, а затем через 401 лет, то начиная с 50-х гг. отмечается быстрое наращивание темпов и:, объемов добычи: срок усвоения сократился до 14-18 лет. В 90-х г. XX в. в мировом хозяйстве добывается ежегодно около 50 млрд т полезных ископаемых. В России в этот период добывалось около 17% нефти, 25% газа, 15% каменного угля, 14% товарной железной руды от всего объема добычи этих ископаемых. По прогнозам, к 2000 г. этот показатель возрастет в 2-3 раза, т.е. из недр предполагается извлекать ежегодно 100-150 млрд т минеральных ресурсов. В последние 20 лет XX в. будет извлечено из недр 34% суммарной за век добычи угля, около половины всей нефти, более половины естественного газа и более 60% урана.
"Зеленая революция", интенсификация сельскохозяйственного производства стимулирует быстрый рост добычи агрохимических руд. На рубеже века предстоит обеспечить выемку из недр 69% калийных солей и 55% фосфатных руд.
Однако нужно помнить, что богатства недр - полезные ископаемые - относятся к исчерпаемым и невозобновляемым природным ресурсам и их запасы ограничены (табл. 2, рис. 8).
Таблица 2. Мировые запасы топливно-энергетических ресурсов
|
Вид топлива |
Геологические ресурсы |
Разведанные извлекаемые ресурсы |
|
|
Уголь, млрд т Нефть, млрд т Природный газ, трлн м3 Газовый конденсат, млрд т Искусственное жидкое топливо (из сланцев и битуминозных пород), млрд т Уран, млн т* |
4880-5560 207-252 260-270 33-34 342 3,2 |
609 72-98 49-74 6-9 36 1,6 |
*Запасы, которые могут быть извлечены с издержками до 66 долл. на 1 кг содержания оксида урана в урановом концентрате.
Рис. 8. Обеспеченность зарубежных стран мира
А.Е. Ферсман еще в 30-х гг. XX в., имея в виду идею ресурсных циклов, под комплексным использованием сырья подразумевал такую организацию производства, при которой не пропадал бы ни грамм добываемой горной массы, не было бы отходов. Пока же формирующиеся разведанными запасами полезных ископаемых циклы представляют собой главным образом стадии последовательной переработки сырья. Такие циклы называют простыми, линейными. Например, связи по вертикали: лесозаготовка - вывозка леса - лесопиление - деревообработка. Данные циклы уже обеспечивают существенный эффект по сравнению с одиночно расположенными (точечными) предприятиями, и в то же время этот результат будет несоизмеримо выше при развитии не только вертикальных, но и горизонтальных связей. Эти связи могут развиваться на каждой стадии цикла, где образуются отходы. На базе этих отходов формируются производства (лесохимия, производство древесно-стружечных плит и др.). Такой цикл называется сложным. При кооперировании и комбинировании сокращаются экономические издержки производства, а главное достигается комплексность использования сырья.
Динамика их развития может быть представлена следующим образом (рис. 9):
Рис. 9. Развитие ресурсного цикла
Таким образом, ресурсные циклы будут постепенно преобразовываться (трансформироваться) на основе тех же принципов, что и естественные циклы - взаимосвязи и замкнутости. Данная организация ресурсных циклов получила название безотходных производств, понимаемых как совокупность технологических процессов, из которых отходы одних используются в качестве сырья для других, что обеспечивает их полную утилизацию. Реальным же, на наш взгляд, является переход к малоотходным производствам, характеризующимся максимально возможной утилизацией выбросов.
4. Антропогенные воздействия на потоки энергии и круговороты веществ
Всеми отраслями человеческого хозяйства ежедневно добывается почти 300 млн. тонн веществ и материалов, сжигается около 30 млн т топлива, используется 2 млрд м3 воды и 65 млрд м3 кислорода. Все это сопровождается расходованием природных ресурсов и массированные загрязнением среды. Так, на рис. 10 показан поток энергии и круговорот вещества в современном промышленно развитом обществе.
Сравнение антропогенных материальных потоков с параметрами биосферного круговорота показывает, что человеческая деятельность определяет существенную долю биогеохимической динамики вещества на планете. Общее потребление пресной воды человечеством достигло 2% объема влаги, вводимой в биосферный круговорот транспирацией всех растений суши. Антропогенный обмен газов в атмосфере составляет 15-18% всего биотического газообмена. Уровень использования продукции биомассы достиг 10%. Т.А. Акимова, В.В. Хаскин (1994) приводят данные о том, что человечество в результате своей жизнедеятельности возвращает в атмосферу 1,5 Г выдыхаемых углекислого газа и паров. При этом выделяется 18 ЭДж теплоты. На поверхность земли и в водоемы переходит 3,9 Г жидких и 0,7 Г твердых отходов (экскрементов людей и бытового мусора). Разница между приходом и расходом, близкая к 100 млн т в год, указывает на рост численности, массы человечества и массы предметов и материалов индивидуального потребления.
Рис. 10. Поток энергии и круговорот вещества в современном промышленно развитом обществе (по Ф. Рамаду, 1981)
Значительные ресурсы и экологические проблемы связаны с технической энергетикой и промышленным производством, включая и промтехнологии в сельском хозяйстве. Так, сжигание 10 Г ископаемого топлива, как и биологическое окисление более 5 Г растительной биомассы при скармливании сельскохозяйственным животным, связано с потреблением 34-35 Г кислорода и возвращением в атмосферу 39 - 40 Г^ углекислого газа, 9-10 Г влаги (не включая техногенного испарения свободной воды). Кроме того, в воздух попадают продукты неполного сгорания, различные пыледымовые аэрозоли, окислы, соли, значительная масса разнообразных летучих веществ, которые выделяются в процессе производства, работе автотранспорта. Общая масса этих примесей составляет 2 Г в год. В среду при этом выделяется до 400 ЭДж теплоты, создающей угрозу теплового загрязнения планеты.
Более 100 Г твердых и жидких отходов образуется за год добывающей и перерабатывающей промышленностью. Около 15% попадает со стоками в водоемы, остальное добавляется к отвалам, так называемой "пустой породь", свалкам, хранилищам и захоронениям промышленных отходов.
Таким образом, критическую ситуацию в конце XX в. образуют следующие негативные тенденции.
1. Потребление ресурсов Земли настолько превысило темпы их естественного воспроизводства, что истощение природных богатств стало оказывать заметное влияние на их использование, на национальную и мировую экономику, привело к необратимому обеднению литосферы и биосферы.
2. Отходы, побочные продукты производства и быга загрязняют биосферу, вызывают деформации экологических систем, нарушают глобальный круговорот веществ и создают угрозу для здоровья человечества (рис. 11).
Рис. 11. Пути нарушения деятельностью человека устойчивого уровня эксплуатации ресурсов естественной биоты (по Б. Небелу, 1993)
Главной причиной противоречий оказывается именно количественная экспансия человеческого общества - высший уровень и быстрое нарастание совокупной антропогенной нагрузки на природу, усиление его разрушающего воздействия. Все это имеет очень серьезные не только экологические, но и социально-биологические и экономические последствия (рис. 12).
Рис. 12. Модель возможных негативных экологических и социальных последствий урбанизации
Существенным отличием антропогенного массообмена от биотического круговорота веществ в природе является то, что первый не образует или почти не образует замкнутых циклов. Он существенно разомкнут как в качественном, так и количественном отношении. Может быть реально возобновлена только часть изъятых человеком из природы биологических ресурсов. Может быть утилизирована биотой или нейтрализована в результате биогеохимической миграции веществ только часть отходов производства. Темпы возобновления, утилизации и нейтрализации в современную эпоху отстают от темпов изъятия ресурсов и загрязнения среды. Наиболее характерно это для крупных промышленных городов (рис. 13).
Рис. 13. Массообмен современного промышленного города (т/сутки)
В пределах крупных городов изменены все элементы окружающей среды. В связи с тем, что антропогенный обмен составляет существенную часть биосферного круговорота веществ, то своей разомкнутостью он нарушает необходимую высокую степень замкнутости глобального биотического круговорота, выработанную в длительной эволюции и являющуюся важнейшим условием стационарного состояния биосферы. Антропогенные воздействия оказывают влияние и на круговороты воды, кислорода, углерода, азота, фосфора, серы.
В одних случаях влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот воды, или природный гидрологический цикл, может быть целенаправленным, в других - случайным, непредусмотренным.
Так, количество осадков в промышленных регионах, как правило, увеличивается. Причиной этого служит обилие мельчайших частиц минеральных веществ, ускоряющих конденсацию водяных паров. Другой пример - усиление стока воды в результате уничтожения растительного покрова. Как известно, растительный покров (деревья, травы и др.) улавливают и удерживают воду, просачивающуюся в почву. Уничтожение растительности усиливает сток воды и может привести к наводнению. Нередко человек искусственно препятствует стоку речных и озерных вод, например в океаны. В таких случаях происходит загрязнение воды химическими и биологическими отходами.
Жизнедеятельность живых организмов, как известно, поддерживается современным соотношением в атмосфере кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления кислорода и углекислого газа и их поступление в атмосферу сбалансированы. Антропогенное воздействие оказывает заметное влияние на круговорот кислорода в биосфере. С развитием промышленности и транспорта кислород используется на процессы горения. Например, на сжигание разных видов топлива требуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелеными растениями. Уменьшается поступление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, степей и увеличения пустынь. Сокращается число продуцентов кислорода и в водных экосистемах. Главная причина - загрязнение океанов и морей, рек и озер. Ученые считают, что в ближайшие 150-180 лет количество кислорода в атмосфере может сократиться на 1/3 по сравнению с его содержанием в конце XX в. Особую тревогу в последние годы вызывает часто наблюдаемое разрушение озонового слоя.
Деятельность человека нарушает естественный баланс круговорота углерода.
Глобальное равновесие (углекислый газ - живое вещество - отмершая органика) сильно сдвинуто практически во всех звеньях. Во-первых, при сгорании топлива при существующем уровне его потребления ежегодно в атмосферу дополнительно поступает 5 - 6109 т С. Во-вторых, выжигание тропических лесов для расширения пашни, необходимого в связи с ежегодным приростом населения в тропических и субтропических странах на 2,4%, приводит к высвобождению в виде углекислого газа около 5108 т С ежегодно. В-третьих, примерно такое же количество органического С фитомассы тропических лесов переходит в атмосферу вследствие лесозаготовок, при которых вывозится в виде древесины только часть фитомассы, а отходы (ветви, хвоя и т.д.) и поврежденные деревья сгнивают и минерализуются. В-четвертых, из почвы пашен, в первую очередь тропиков, в атмосферу ежегодно переходит еще 3 - 10108 С, первоначально содержащегося в органическом веществе почвы. Общее количество органического С, потерянного всеми наземными экосистемами, включая и нетропические, за исторический период составляет около 7-101011 т. Таким образом, целый ряд антропогенных процессов существенно сдвигает биосферный баланс углерода в сторону увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере. Хотя часть СО2 выделившуюся при сгорании топлива, поглощают океаны, большая же ее часть остается в атмосфере. Результаты анализов убедительно свидетельствуют о неуклонном возрастании СО2 в атмосфере, начиная с 50-х гг. XX в. Представляется наиболее вероятным повышение уровня двуокиси углерода в атмосфере к 2000 г. на 25%. Такое увеличение способно вызвать повышение глобальной температуры на 1°С, "парниковый эффект". Это крайне опасно. В силу "парникового эффекта" и возможности изменения климата произойдет таяние полярных льдов, повышение уровня Мирового океана, затопление прибрежных территорий, ликвидация важных местообитаний для многих видов, включая человека.
Дж. Митчелл (1979) считает, что в конце XX в. ожидаемое повышение температуры поверхности Земли проявится достаточно отчетливо. Он также полагает, что ко времени, когда возмущение климата от повышенного содержания СО2 проявит себя в полной мере, и которое, возможно, наступит через тысячелетия или позже, температура земной атмосферы в глобальном масштабе может превзойти самые высокие уровни, имеющие место за прошедшие миллионы лет истории Земли.
Человек вмешивается и в естественный круговорот азота.
Фиксация атмосферного азота промышленностью более 30 млн т в год составляет в конце XX в. не менее трети всего имеющегося поступления соединений азота на поверхности суши и в океан (около 92 млн т ежегодно, включая индустриальную фиксацию; в это количество не входят газообразные и аэрозольные загрязнения атмосферы) и около половины того поступления азота в биосферу, которое было до промышленной революции. Денитрификация, приводящая к выводу азота из экосистем, составляет около 83 млн т в год, а отсюда ежегодно в биосфере накапливается до 9 млн т азота в связанной форме. Поток связанного азота, потребляемого непосредственно человечеством в виде пищевого белка и одежды, при годовой норме 5 кг может составить в 2000 г. 32 млн т.
Кроме того, окислы азота, попадая в атмосферу, играют существенную роль в образовании смога. Избыток нитратов, попадающих в водоемы в результате неразумного применения удобрений в сельском хозяйстве, приводит к развитию в этих водоемах колоссальных популяций водорослей и, как следствие, к эвтрофизации водоемов. Выбросы аммиака и различных окислов азота в атмосферу составляют ежегодно 200-3 50 млн т, определенная часть которых возвращается на поверхность почвы или водоемов в виде "кислых осадков", вызывающих губительные изменения в экосистемах.
В ряде регионов биосферы антропогенное поступление азота в экосистемы преобладает над всеми другими источниками. Например, в США из 21 млн т азота, ежегодно поступающего в почвы, на атмосферные осадки приходится 5,6 млн т, на биогенную фиксацию - 4,8 млн т, на минеральные удобрения - 7,5 млн т.
В связи с тем, что на Земле запасы фосфора - важного элемента для функционирования экосистем - малы (содержание не превышает 1 % в земной коре), любое воздействие человека на биогеохимический круговорот фосфора имеет ряд отрицательных последствий.
Потери фосфора делают его круговорот менее замкнутым. Эти нарушения связаны со следующими антропогенными факторами.
1. Извлечение фосфора из руд и шлаков, производство и применение удобрений для сельского хозяйства.
2. Производство препаратов, содержащих фосфор и используемых в индустрии и быту.
3. Производство большого количества фосфорсодержащих продуктов и кормов, вывоз и потребление их в зонах концентрации населения.
4. Добыча морепродуктов и потребление их на суше, которое включает за собой перераспределение биогенных фосфатов из океана на сушу.
Замена природных биоценозов агроценозами сопровождается утратой значительных запасов фосфора, так как его содержание в фитомассе лесов и луговых степей достигает нередко десятков килограммов на гектар, а в лесных подстилках - еще больше. Потери фосфора при водной эрозии почв также весьма значительны. Эродируемые почвы теряют фосфора до 9-22 кг с гектара в год.
В 90-х гг. XX в. мировое производство фосфорных удобрений и других соединений фосфора составляло около 35 млн т в год в пересчете на Р,0., а к 2000 г. ожидается удвоение этой цифры. Основное количество этих фосфатов извлекается из горных пород, остальная часть - из гуано. Дальнейшее использование этого фосфора таково: из 10 частей фосфора, израсходованного на корм скоту, человеку с продуктами питания попадает одна часть, три части поглощаются почвой и остаются там, а шесть частей, или 60%, поступают в экскреты и, если не используются в качестве удобрений, что нередко и происходит на практике, то смываются в водоемы и вызывают их эвтрофизацию. Попавший в реки фосфор только частично поступает в океан. Часть его удерживается в водохранилищах, опять же стимулируя их эвтрофизацию. Таким образом, наблюдается перекачка фосфора из горных пород (апатиты, фосфориты) в клетки сине-зеленых водорослей, накапливающихся в эвтрофицированных водоемах. Миграция фосфора по этим цепям, вероятно, не меньше, чем естественный процесс его поступления с речными стоками в воды Мирового океана, который составляет около 2 млн т или несколько больше.
П. Дювиньо (1967) подчеркивал, что". положение однажды окажется весьма угрожающим, и можно согласиться с Уэлсом, Хаксли и Уилсом (1939) в том, что фосфор наиболее слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает существование человека".
Общее количество серы, вовлеченное в ее биогеохимический цикл, оценивается следующими цифрами (в год): из океана в атмосферу поступает 82 млн т, а осаждается 96 млн т. С суши в атмосферу поступает 130 млн тонн и возвращается 116 млн т. Антропогенные источники дают 46% поступления серы с суши в атмосферу, и практически все ее соединения, поступившие туда техногенным путем в виде окислов и других соединений, возвращаются на поверхность земли и оказывают губительное действие на экосистемы. Один из основных антропогенных источников соединений серы, поступающих в биосферу, - это сера извлеченных из недр нефти и угля или сера, накопленная живым веществом былых биосфер на протяжении огромного времени, возвращаемая в современную биосферу "залпом". По прогнозам, глобальные выбросы техногенных окислов серы по сравнению с началом 70-х гг. XX в. к 2000г. могут увеличиться в 2-3,5 раза. Татое перенасыщение будет способствовать значительному изменению естественного круговорота серы в природе.
Большая часть двуокиси серы в течение нескольких дней после выброса в атмосферу превращается в сульфаты и серную кислоту. За это время ветры могут отнести эти загрязнения на сотни километров от места их выброса, вызвать кислотные дожди и, как результат, разрушение материалов, повреждение растений, заболеваемость и даже смерть животных. Считают, что высокое содержание окислов серы в воздухе непосредственно влияет на увеличение заболеваемости людей и даже на рост смертности.
5. Классификация антропогенных воздействий
На интенсивность использования природных ресурсов и тесно связанное с нею состояние окружающей среды в современную эпоху объективно влияют две группы факторов: первая - научно-техническая революция (НТР) и ее проявление в производственной деятельности человеческого общества, вторая - демографические факторы (рост численности населения, урбанизация). Обе группы факторов взаимообусловлены. С одной стороны, достижение НТР в ходе производственной деятельности реализуются людьми, одновременно выступающими и творцами научно-технического прогресса (НТП). С другой стороны, достижения НТР объективно влияют на увеличение численности народонаселения благодаря росту производства продуктов питания и снижения смертности.
Принципиальная схема взаимодействия основных факторов в системе "общество - окружающая среда" по В.Ф. Протасову, А.В. Молчанову (1995) состоит из двух подсистем.
В социально-экономической подсистеме анализируется влияние научно-технической революции на развитие и территориальное размещение производительных сил с учетом демографических факторов, в том числе и урбанизации.
В природно-ресурсной подсистеме определяется влияние развития производительных сил на количественное и тесно связанное с ним качественное истощение природных ресурсов различных видов.
Количественное истощение природных ресурсов связано с уменьшением их общих запасов из-за высоких темпов расходования, а качественное истощение - с поступлением в окружающую среду (атмосфера, вода, почвенный и растительный покровы) веществ - загрязнителей биосферы.
Для минерально-сырьевых ресурсов качественное истощение связывается со снижением их промышленных кондиций.
Антропогенные воздействия на экосферу и среду обитания людей Т.А. Акимовой, В.В. Хаскиным (1994) подразделены по следующим категориям.
1. Общий характер процессов антропогенного воздействия, предопределяемый формами человеческой деятельности:
1) изменение ландшафтов и целостности природных комплексов;
2) изъятие природных ресурсов;
3) загрязнение окружающей среды.
2. Материально-энергетическая природа воздействий: механические, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, радиоактивные, акустические), физико-химические, химические, биологические, факторы и агенты, их различные сочетания.
3. Категории объектов воздействия: природные ландшафтные комплексы, поверхность земли, почва, недра, растительность, животный мир, водные объекты атмосферы, микросреда и микроклимат обитания, люди и другие реципиенты.
4. Количественные характеристики воздействия: пространственные масштабы (глобальные, региональные, локальные), единичность и множественность, сила воздействий и степень их опасности (интенсивность факторов и эффектов, характеристики типа "доза - эффект", пороговость, допустимость по нормативным экологическим и санитарно-гигиеническим критериям, степень риска и т.п.).
5. Временные параметры и различия воздействий по характеру наступающих изменений: кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженными или скрытыми следовыми эффектами, вызывающие цепные реакции, обратимые и необратимые и т.д.
С последними категориями классификации связано еще деление всех антропогенных изменений на преднамеренные и непреднамеренные, попутные, побочные.
Преднамеренные преобразования: освоение земель под посевы или многолетние насаждения, сооружение водохранилищ, каналов и оросительных систем, строительство городов, промышленных предприятий и путей сообщения, рытье котлованов, разрезов, шахт и бурение скважин для добычи полезных ископаемых, осушение болот и т.д. К непреднамеренным изменениям относят: загрязнение окружающей среды, изменения газового состава атмосферы, изменения климата, кислотные дожди, ускорение коррозии металлов, образование фотохимических туманов (смогов), нарушение озонового слоя, развитие эрозионных процессов, наступление пустыни, экологические катастрофы в результате крупных аварий, обеднение видового состава биоценозов, развитие экологической патологии у населения и т.п. На первый план выступают непреднамеренные экологические изменения не только по той причине, что многие из них очень значительны и важны, а также и потому, что они хуже контролируются и чреваты непредвиденными эффектами.
6. Экологические кризисы и экологические катастрофы
Нерациональное природопользование является причиной экологических кризисов и экологических катастроф. Экологический кризис - это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов. Он характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие. Проявление экологического кризиса нередко называют "эффектом бумеранга". Известен ряд экологических кризисов: относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловивший стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для ее лучшего и более раннего роста (с наступлением весны, влажного периода года); перепромысла крупных позвоночных животных (50-10 тыс. лет назад); современный кризис глобального загрязнения, которому, по мнению ученых, соответствует высший этап научно-технической революции. Человек выступает при экологическом кризисе активно действующей стороной. История цивилизации доказывает, что вслед за экологическим кризисом следует революционное изменение во взаимоотношениях общества и природы.
В предистории и истории человечества выделяют ряд экологических кризисов и революций.
1. Изменение среды обитания живых существ, вызвавшее возникновение прямоходящих антропоидов - непосредственных предков человека.
2. Кризис относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившего стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для лучшего и более раннего роста.
3. Первый антропогенный экологический кризис - массовое уничтожение (перепромысел) крупных животных ("кризис консументов"), связанный с последовавшей за ним сельскохозяйственной экологической революцией.
4. Экологический кризис засоления почв и деградация примитивного поливного земледелия, недостаточность его для растущего народонаселения Земли, что привело к преимущественному развитию неполивного земледелия.
5. Экологический кризис массового уничтожения и нехватки растительных ресурсов, или "кризис продуцентов", связанный с общим бурным развитием производительных сил общества, вызвавший широкое применение минеральных ресурсов, промышленную, а в дальнейшем и научно-техническую революцию.
6. Современный кризис угрозы недопустимого глобального загрязнения. Здесь редуценты не успевают очищать биосферу от антро-погенных продуктов или потенциально не способны это сделать в силу неприродного характера выбрасываемых синтетических веществ. Этот кризис называют "кризисом редуцентов", которому соответствует высший этап научно-технической революции - реутилизация продуктов и условное замыкание технологических циклов.
С "кризисом редуцентов" почти одновременно наступают два других экологических напряжения: термодинамическое (тепловое) и снижение надежности экосистем. Они связаны с экологическими ограничениями производства энергии в нижней тропосфере и нарушением природного экологического равновесия. Данные экологические кризисы ближайшего будущего будут разрешены на основе энергетической и эколого-плановой экологических революций. Первая будет заключаться в максимальной экономии энергии и переходе к ее источникам, практически не добавляющим тепло в приземный слой тропосферы (главным образом солнечным), вторая - в регулируемой коэволюции в системе "общество - природа".
Экологическая катастрофа - это природная аномалия (длительная засуха, массовый мор, например, скота и т.д.), зачастую возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона; авария технического устройства (атомной электростанции, танкера и т.п.), приведшая к остронеблагоприятным изменениям в среде и повлекшей за собой массовую гибель живых организмов и экономический ущерб; одно из состояний природы. Экологическая катастрофа отличается от экологического кризиса тем, что кризис - это обратимое состояние, где человек выступает активно действующей стороной, а катастрофа - необратимое явление, человек здесь вынужденно пассивная, страдающая сторона. В более широком понимании экологические катастрофы - это фазы развития биосферы, где происходит качественное обновление живого вещества, например вымирание одних видов и возникновение других.
7. Понятие загрязнения окружающей среды. Виды загрязнителей
Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.
Различают природные загрязнения, вызванные природными, нередко катастрофическими, причинами, например извержение вулкана, и антропогенные, возникающие в результате деятельности человека.
Антропогенные загрязнители делятся на материальные (пыль, газы, зола, шлаки и др.) и физические, или энергетические (тепловая энергия, электрические и электромагнитные поля, шум, вибрация и т.д.). Материальные загрязнители подразделяются на механические, химические и биологические. К механическим загрязнителям относятся пыль и аэрозоли атмосферного воздуха, твердые частицы в воде и почве. Химическими (ингредиентами) загрязнителями являются различные газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, попадающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой - кислоты, щелочи, диоксид серы, эмульсии и другие.
Биологические загрязнители - все виды организмов, появляющиеся при участии человека и наносящие ему вред - грибы, бактерии, сине-зеленые водоросли и т.д.
Последствия загрязнения окружающей среды кратко сформулированы следующим образом.
1. Ухудшение качества окружающей среды.
2. Образование нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств при добыче и заготовке человеком сырья и материалов, которые превращаются в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере.
3. Необратимое разрушение не только отдельных экологических систем, но и биосферы в целом, в том числе воздействие на глобальные физико-химические параметры окружающей среды.
4. Потери плодородных земель, снижение продуктивности экологических систем и в целом биосферы.
5. Прямое или косвенное ухудшение физического и морального состояния человека - главной производительной силы общества.
8. Основные источники загрязнения окружающей среды
При абстрактном подходе все проблемы окружающей среды можно свести к человеку, сказать, что любое отрицательное воздействие на окружающую среду исходит от человека - субъекта хозяйственной деятельности, производителя, потребителя, носителя технического прогресса да и просто жителя планеты. В этой связи необходимо проанализировать некоторые аспекты деятельности человека, которые оказывают особо вредное воздействие на среду, и среди них производство, транспорт, потребление, использование современной техники, урбанизация и т.д. как основные источники загрязнения и ухудшения окружающей среды. Такой подход дает возможность выделить те сферы деятельности человека, которые наносят вред или создают угрозу среде, наметить пути их исправления или предотвращения.
До последнего времени считалось бесспорным, что серьезные нарушения окружающей среды человек совершает в сфере производственной деятельности. Заводские и фабричные трубы являлись основным источником загрязнения воздуха, стоки промышленных предприятий - рек и прибрежных морских вод. В конце XX в., когда транспорт и непроизводственная деятельность потеснили промышленность в шкале загрязнителей, промышленное и сельскохозяйственное производство остаются одними из главных источников ухудшения окружающей среды. Рассмотрим несколько подробнее основные источники загрязнения окружающей среды.
Производство энергии. Основой развития любого региона или отрасли экономики является энергетика. Темпы роста производства, его технический уровень, производительность труда, а в конечном итоге уровень жизни людей в значительной степени определяются развитием энергетики. Основным источником энергии в России и многих других странах мира является в настоящее время и будет, вероятно, оставаться в обозримом будущем тепловая энергия, получаемая от сгорания угля, нефти, газа, торфа, горючих сланцев. Так, в 1993 г. в России было выработано 956,6 млрд кВт/ч электроэнергии, в том числе тепловыми электростанциями 662 млрд кВт/ч, гидроэлектростанциями - 175 млрд кВт/ч, атомными электростанциями - 1 19 млрд кВт/ч.
Основными источниками загрязнения окружающей среды в энергетике являются тепловые электростанции. Наиболее характерно химическое и тепловое загрязнение. Если обычно сго
Подобные документы
Биологическая химия как наука, изучающая химическую природу веществ живых организмов. Понятие витаминов, коферментов и ферментов, гормонов. Источники жирорастворимых и водорастворимых витаминов. Понятие обмена веществ и энергии, обмена липидов и белков.
курс лекций [442,2 K], добавлен 21.01.2011Способность организма отвечать на воздействия факторов окружающей среды. Функции и строение нервной системы. Высшая нервная деятельность. Вегетативная система. Значение органов чувств и анализаторов в обеспечении равновесия в системе "организм-среда".
реферат [35,5 K], добавлен 20.03.2009Систематическое положение златогузки, особенности биологии. Внешнее и внутреннее строение вредителя. Тип личинки и ее характерные признаки. Абиотические, водно-почвенные и антропогенные факторы воздействия. Экологические связи насекомого с растением.
курсовая работа [7,2 M], добавлен 18.03.2011Беспрерывная циркуляция в биосфере химических элементов, переход их из внешней среды в организмы и обратно. Биогеохимические круговороты: круговорот воды, газообразных веществ, химических элементов. Биотехносфера и ноосфера, биогеохимическая миграция.
реферат [16,2 K], добавлен 22.10.2009Природа как совокупность всех объектов вселенной во всех формах существования материи. Понятие, сущность, классификация факторов внешнего и внутреннего воздействия (ФВВ). Анализ воздействия некоторых ФВВ на аппаратуру и материалы при различных условиях.
реферат [113,6 K], добавлен 07.10.2010Понятие и биологическое значение потока энергии в сообществе, принципы и направления данного потока, влияющие на него факторы. Круговорот веществ в экосистеме. Критерии, характеризующие продуктивность сообщества. Сущность экологической сукцессии.
реферат [17,5 K], добавлен 08.07.2010Потоки вещества, энергии и деструкционные блоки в экосистемах. Проблемы биологической продуктивности. Пирамиды чисел, биомасс и энергии. Процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой. Биохимический круговорот веществ.
реферат [52,1 K], добавлен 26.06.2010Обмен веществ и энергии как совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в организме человека. Знакомство с основными составляющими рационального питания: энергетический баланс, сбалансированность.
презентация [463,5 K], добавлен 13.02.2015Сущность и источники генетической изменчивости в природных популяциях. Характеристика комбинативного и мутационного видов наследственной изменчивости. Особенности фенотипической изменчивости, происходящей в результате влияния условий окружающей среды.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.09.2011Приоритетные загрязнители окружающей среды и их влияние на почвенную биоту. Влияние пестицидов на микроорганизмы. Биоиндикация: понятие, методы и особенности. Определение влажности почвы. Учет микроорганизмов на различных средах. Среда Эшби и Гетчинсона.
курсовая работа [7,6 M], добавлен 12.11.2014
