Под загрязнением окружающей среды понимают попадание во внешнее пространство вредных веществ, но это не полное определение. Загрязнение окружающей среды включает в себя также излучения, повышение или понижение температуры.

Другими словами, глобальное загрязнение окружающей среды и экологические проблемы человечества вызваны любыми материальными проявлениями, присутствующими в нежелательном месте в нежелательной концентрации.

Даже полезные вещества природного происхождения в избыточной концентрации способны наносить вред. Например, если съесть в один присест 250 грамм обыкновенной поваренной соли, неизбежно наступит смерть.

Рассмотрим основные разновидности загрязнений, их причины и последствия, а также пути решения проблемы загрязнения окружающей среды.

Быстрая навигация по статье

Объекты загрязнения окружающей среды

Вредному воздействию подвергается человек и все, что его окружает. Чаще всего особо выделяют следующие объекты загрязнения окружающей среды:

• воздух;
• почвенный слой;
• вода.

Основные виды загрязнения окружающей среды

1. Физическое загрязнение окружающей среды. Оно вызывает изменение характеристик окружающего пространства. К ним относится тепловое, шумовое или радиационное загрязнения.
2. Химическое . Предусматривает попадание посторонних примесей, способных изменить химический состав.
3. Биологическое . Загрязнителями считаются живые организмы.
4. Механическое загрязнение окружающей среды. Имеется в виду загрязнение мусором.

Все загрязнители в наиболее общем виде можно разделить на две группы:

• природные;
• антропогенные.

Причины загрязнения окружающей среды изредка могут быть частью естественных природных явлений. За редким исключением, естественные загрязнения не приводят к губительным последствиям и легко нейтрализуются силами самой природы. Останки мертвых растений и животных перегнивают, становясь частью почвы. Выход газов или полиметаллических руд тоже не оказывает существенного разрушительного воздействия.

За многие тысячи лет, еще до появления человечества, природа выработала механизмы, способствующие противодействию таким загрязнителям и эффективно с ними справляющиеся.

Конечно, существуют естественные загрязнения, создающие серьезные проблемы, но это скорее исключение, чем правило. Например, знаменитая Долина Смерти на Камчатке, расположенная возле вулкана Кихпиныч. От него сильно страдает местная экология. Там периодически происходят выбросы сероводорода, вызывающие загрязнение окружающей природной среды. В безветренную погоду это облако убивает все живое.

Долина Смерти на Камчатке

Но, все-таки, основная причина загрязнения – это человек. Наиболее интенсивно оно происходит в результате деятельности человека. Оно называется антропогенным и требует более пристального внимания, чем природное. Чаще всего понятие загрязнения окружающей среды связывают именно с антропогенным фактором.

Антропогенное загрязнение внешней среды

Антропогенное загрязнение среды обитания, какое мы наблюдаем сегодня, часто связано с промышленным производством. Суть в том, что его лавинообразный рост начал происходить, когда человек выбрал путь промышленного развития. Производственные факторы загрязнения окружающей среды сыграли решающую роль. Тогда случился резкий скачок в производстве и потреблении. Хозяйственная деятельность человека неизбежно сопровождалась нежелательными изменениями не только ареала его обитания, но и всей биосферы.

Интенсивность загрязнения окружающей среды на протяжении ряда исторических эпох постоянно возрастала. Первоначально человек и не думал о вреде промышленных выбросов, но со временем проблема загрязнения окружающей среды приобрела внушительные размеры. Только тогда мы начали осознавать последствия загрязнения окружающей среды и задумываться, как решить эти глобальные проблемы, как избежать превращения нашей планеты в помойку, какие шансы выжить есть у наших потомков.

Нефтехимический комплекс в Башкирии

Нельзя утверждать, что загрязняет окружающую среду человек с момента появления промышленности. История загрязнения окружающей среды насчитывает десятки тысяч лет. Это происходило во все эпохи, начиная с первобытнообщинного строя. Когда человек стал вырубать леса для постройки жилищ или распашки, пользоваться открытым пламенем для обогрева и приготовления пища, тогда он и начал загрязнять окружающее пространство сильнее, чем любой другой биологический вид.

Сегодня, как никогда, возросла актуальность экологических проблем, главной из которых является глобальное загрязнение окружающей среды человеком.

Основные типы загрязнений окружающей среды, связанные с деятельностью человека

Все вместе взятые биологические виды, вызывающие загрязнение среды обитания, не способны нанести ей такого ущерба, какой наносится в результате деятельности человека. Чтобы понять, как человек загрязняет окружающую среду, рассмотрим основные виды антропогенных загрязнителей. Стоит учитывать, что некоторые основные виды загрязнений окружающей среды сложно отнести к конкретной категории, так как они оказывают комплексное воздействие. Они бывают следующих видов:

• аэрозоли;
• неорганика;
• кислотный дождь;
• органика;
• тепловое воздействие;
• радиация;
• фотохимический туман;
• шумы;
• загрязнители почвы.

Рассмотрим перечисленные категории поподробнее.

Аэрозоли

Среди перечисленных видов аэрозоль, возможно, является самым распространенным. Аэрозольное загрязнение окружающей среды и экологические проблемы человечества вызывают производственные факторы. Сюда относятся пыль, туман и дым.

Последствия загрязнения окружающей среды аэрозолями могут быть плачевными. Аэрозоли нарушают работу дыхательной системы, оказывают канцерогенное и отравляющее воздействие на организм человека.

Катастрофическое загрязнение атмосферы производят металлургические комбинаты, теплостанции, горная индустрия. Последняя воздействует на окружающее пространство на самых разных технологических этапах. Проведение взрывных работ приводит к значительному выбросу в воздух большого количества пыли и оксида углерода.

Разработка золоторудного месторождения Биша (Эритрея, Северо-Восточная Африка)

Отвалы горных пород тоже вызывают загрязнение атмосферы. Является примером ситуация в угледобывающих районах. Там рядом с шахтами располагаются терриконы, под поверхностью которых постоянно происходят невидимые химические процессы и горение, сопровождаемые выделением вредных веществ в атмосферу.

При сжигании угля тепловые электростанции загрязняют воздух оксидами серы и другими примесями, присутствующими в топливе.

Еще одним опасным источником аэрозольных выбросов в атмосферу является автомобильный транспорт. Количество автомобилей ежегодно возрастает. Принцип их действия основан на сжигании топлива с неизбежным выбросом продуктов горения в воздух. Если кратко перечислить основные причины загрязнения окружающей среды, то автотранспорт будет в первых строках данного списка.

Будни Пекина

Фотохимический туман

Такое загрязнение воздуха более известно как смог. Он образуется из вредных выбросов, на которые оказала воздействие солнечная радиация. Она провоцирует химическое загрязнение окружающей среды соединениями азота и другими вредными примесями.

Полученные соединения негативно воздействуют на дыхательную и кровеносные системы организма. Значительное загрязнение воздуха смогом может вызвать даже смертельный итог.

Осторожно: повышенная радиация

Радиационные выбросы могут происходить во время аварийных ситуаций на атомных электростанциях, при проведении ядерных испытаний. Кроме того, небольшие утечки радиоактивных веществ возможны в процессе исследовательских и других работ.

Тяжелые радиоактивные материалы оседают в почву и вместе с подземными водами способны распространяться на дальние расстояния. Легкие материалы поднимаются вверх, разносятся вместе с воздушными массами и выпадают на земную поверхность вместе с дождем или снегом.

Радиоактивные примеси способны накапливаться в человеческом организме и постепенно разрушать его, поэтому они представляют особую опасность.

Неорганические загрязнители

Отходы, образующиеся в процессе эксплуатации заводов, фабрик, шахт, рудников, транспортных средств, выбрасываются в окружающую среду, загрязняя ее. Домашний быт также является источником загрязнителей. Например, ежедневно тонны моющих средств попадают через канализацию в почву, а затем в водоемы, откуда через водопровод снова возвращаются к нам.

Мышьяк, свинец, ртуть и прочие химические элементы, содержащиеся в бытовых и производственных отходах, с большой вероятностью попадут в наш организм. Из почвы они попадают в растения, которыми питаются животные и люди.

Вредные вещества, не попавшие из водоемов в канализацию, могут попадать в организм вместе с морской или речной рыбой, употребляемой в пищу.

Некоторые водные организмы обладают способностью очищать воду, но из-за токсичного действия загрязнителей или изменения pH водной среды они могут погибать.

Органические загрязнители

Главный органический загрязнитель – это нефть. Как известно, она имеет биологическое происхождение. История загрязнения окружающей среды нефтепродуктами началась задолго до появления первых автомобилей. Еще до того, как ее начали активно добывать и перерабатывать, нефть из источников на дне морей и океанов могла попадать в воду и загрязнять ее. Но некоторые виды бактерий способны быстро поглощать и перерабатывать небольшие нефтяные пятна, пока они не принесли вреда морской фауне и флоре.

Аварии нефтяных танкеров и утечки при добыче приводят к массовому загрязнению водной поверхности. Существуют многочисленные примеры подобных техногенных катастроф. На поверхности воды образуется нефтяные пятна, покрывающие обширную площадь. Бактерии не способны справиться с таким количеством нефти.

Крупнейшее по объёму загрязнения окружающей среды – крушение супертанкера «Амоко Кадис» у берегов Франции

Данный загрязнитель убивает все растения и животных, обитающих в прибрежной зоне. Особенно страдают рыба, водоплавающие птицы, морские млекопитающие. Их тела покрываются тонкой, липкой пленкой, забивая все поры и отверстия, нарушая обмен веществ. Птицы теряют способность летать из-за того, что их перья слипаются.

В таких случаях природа сама справиться не в состоянии, поэтому люди должны бороться с загрязнением окружающей среды и сами устранять последствия утечки нефтепродуктов. Это глобальная проблема, и пути ее решения связаны с международным сотрудничеством, ведь ни одно государство не в состоянии найти способы справиться с ней в одиночку.

Загрязнители почв

Главными загрязнителями почвы являются не свалки и промышленные сточные воды, хотя и они вносят весомый «вклад». Главной бедой является развитие сельского хозяйства. Для повышения продуктивности и борьбы с вредителями и сорняками наши аграрии не щадят ареал своего обитания. В почву попадает огромное число пестицидов, гербицидов, химических удобрений. Интенсивное земледелие, нацеленное на быстрое получение максимальной прибыли, делает почву отравленной и истощенной.

Кислотные дожди

Хозяйственная деятельность человека вызвала возникновение феномена кислотных дождей.

Некоторые вредные вещества, попадая в атмосферу, вступают в реакцию с влагой и образуют кислоты. Из-за этого вода, выпадающая в виде дождя, имеет повышенную кислотность. Она может отравлять почву и даже вызывать ожоги кожи.

Вредные вещества смешиваются с подземными водами, попадая в итоге в наш организм и вызывая различные заболевания.

Тепловые загрязнители

Сточные воды могут являться загрязнителем, даже если они не содержат посторонних примесей. Если вода выполняла функцию охлаждения, она возвращается в водоем нагретой.

Повышенная температура сточных воды способна немного повысить температуру в водоеме. А даже незначительное повышение может нарушить баланс экосистемы и даже привести к гибели некоторых биологических видов.

Последствия сбросов сточных вод

Негативное влияние шумов

На протяжении всей своей истории человечество было окружено разнообразными звуками. Развитие цивилизации создало шумы, которые способны нанести серьезный ущерб здоровью человека.

Особенно значительный вред причиняют звуки, издаваемые транспортными средствами. Он может мешать ночному сну, а днем раздражать нервную систему. Люди, проживающие вблизи железных дорог или автострад, находятся в состоянии постоянного кошмара. А вблизи аэродромов, особенно обслуживающих сверхзвуковую авиацию, жить бывает практически невозможно.

Дискомфорт могут создавать шумы, производимые оборудованием промышленных предприятий.

Если человек регулярно подвергается воздействию громких звуков, для него велик риск преждевременного старения и смерти.

Борьба с загрязнением окружающей среды

Как бы странно это ни звучало, но загрязнение и охрана окружающей среды – дело одних и тех же рук. Человечество довело планету до состояния экологической катастрофы, но только человек способен ее спасти. Главной причиной современного состояния экологии являются различные загрязнения. Эти проблемы и пути их решения находятся в наших руках.

Все в наших руках

Поэтому борьба с загрязнением окружающей среды – это наша первостепенная задача.

Рассмотрим три способа борьбы с загрязнением окружающей среды, помогающие решить проблему:

1. возведение очистных сооружений;
2. высадка лесов, парков и других зеленых насаждений;
3. контроль и регулирование численности населения.

На самом деле таких способов и методов гораздо больше, но они не приведут к высоким результатам, если не бороться с причиной. Нужно не только заниматься очисткой, но и решить вопрос, как предотвратить загрязнение окружающей среды. Как утверждает русская народная мудрость, чисто не там, где метут, а там, где не сорят.

Предотвращение загрязнения окружающей среды является первоочередной задачей. Чтобы решить проблему и предупредить дальнейшее обезображивание планеты, необходимо, к примеру, применять финансовые рычаги. Решение проблем загрязнения окружающей среды будет эффективнее, если сделать выгодным бережное отношение к природе, предоставлять налоговые льготы предприятиям, строго соблюдающим нормы экологической безопасности. Применение солидных штрафы к предприятиям-нарушителям упростит решение проблемы загрязнения окружающей среды.

Использование более экологически чистых источников энергии – это также предотвращение загрязнения окружающей среды. Проще фильтровать сточные воды, чем потом очищать от примесей водоем.

Сделать планету чистой, обеспечить комфортные условия для существования человечества – это первоочередные задачи, и пути их решения известны.

Проблема загрязнения природной среды становится острой как из-за роста объемов промышленного и сельскохозяйственного производства, так и в связи с качественными изменениями производства под влиянием научно-технического прогресса. Следует отметить, что только 1-2% используемого природного ресурса остается в конечном продукте, а большинство идет в отходы, не усваиваются природой. Отходы производственной деятельности все больше загрязняют литосферу, гидросферу и атмосферу Земли. Адаптационные механизмы биосферы не могут справиться с нейтрализацией значительного количества вредных веществ, и природные экосистемы начинают разрушаться.

Двуокись углерода (углекислый газ) - один из компонентов газового состава атмосферы, играет важную роль не только в жизнедеятельности человека, растений и животных, но и в исполнении атмосферой функции предотвращения перегрева или переохлаждения поверхности Земли. Хозяйственная деятельность нарушила естественный баланс выделения и ассимиляции СО, в природе, в результате чего его концентрация в атмосфере увеличивается. С 1959 по 2000 год количество углекислого газа увеличилась на 10%. Некоторые важные элементы кругооборота С02 еще не до конца изучены. Не установлены взаимозависимости между концентрацией его в атмосфере и способностью задерживать лишнее тепло, поступающее от Солнца. Однако рост концентрации С02 свидетельствует о глубоком нарушении глобального равновесия в биосфере, что в сочетании с другими нарушениями может иметь очень серьезные последствия.

Загрязнения, поступающие в Мировой океан, нарушили в первую очередь естественное равновесие морской среды в прибрежной зоне континентального шельфа, где сосредоточено 99% всех морских биологических ресурсов, добываемых человеком. Антропогенные загрязнения этой зоны послужили причиной того, что ее биологическая продуктивность снизилась на 20%, а мировой рыбный промысел не досчитался 15-20 миллионов тонн улова. По данным ООН, ежегодно в Мировой океан попадает 50 тыс. Т пестицидов, 5000 тонн ртути, 10 млн т нефти и множество других загрязнителей.

Количество веществ, которые ежегодно попадают из антропогенных источников со стоком рек в воды морей и океанов - железа, марганца, меди, цинка, свинца, олова, мышьяка, нефти превышает объем этих веществ, поступающих в результате геологических процессов. Дно Мирового океана, в том числе и глубоководные впадины, все шире используются для захоронения особо опасных токсических веществ (включая "морально устаревшие" боевые отравляющие вещества), а также радиоактивных материалов. Так, с 1946 по 1970 США похоронили на Атлантическом побережье страны около 90 000 контейнеров с отходами общей радиоактивностью примерно 100000 кюри, а европейские страны сбросили в океан отходов общей радиоактивностью 500 000 кюри. В результате разгерметизации контейнеров наблюдаются случаи опасного заражения вод и природной среды в местах этих захоронений.

В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды, а во время разливов слой нефтяной пленки вначале может составлять несколько сантиметров. Со временем образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности моря. К комочков мазута, плавающих прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и нефть. Одни рыбы от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодными для употребления в пищу из-за неприятного запаха и вкуса.

Все компоненты нефти - токсины для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса этих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей. Доказано, что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти. При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря. У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких, как пестициды, тяжелые металлы, вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы.

Наибольшее количество нефти сосредоточена в тонком приповерхностном слое морской воды. В нем сосредоточено множество организмов, этот слой играет роль "детского сада" для многих популяций. Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Изменяются процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена, снижается отражательная способность (альбедо) морской воды.

Хлорированные углеводороды, которые широко применяются для борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан. ДДТ и его производные встречаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику.

Они легко растворяются в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Как ксенобиотики, то есть вещества полностью искусственного происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих »потребителей» и поэтому почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остро токсичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность.

Вместе с речным стоком в океан поступают и тяжелые металлы, многие из которых обладают токсичными свойствами. Общий объем речного стока составляет 46 тыс. М3 воды в год. Вместе с ним в Мировой океан поступает в 2 млн т свинца, до 20 тыс. Т кадмия, до 10 тыс. Т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, например, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно переносится через атмосферу.

По своей токсичности действия в морской среде особую опасность представляет ртуть. Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные органические формы ртути. Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или моллюсках соединения Метилированная ртути представляют прямую угрозу жизни и здоровью людей.

Ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, хром, мышьяк и другие тяжелые металлы не только накапливаются в морских организмах, отравляя тем самым морские продукты питания, но и самым негативным образом влияют на обитателей моря. Коэффициенты накопления токсичных металлов, т.е. концентрация их на единицу веса в морских организмах по отношению к морской воды, меняются в широких пределах - от сотен до сотен тысяч, в зависимости от природы металлов и видов организме)). Эти коэффициенты показывают, как накапливаются вредные вещества в рыбе, моллюсках, ракообразных и других организмах.

Начало космической эры породил проблему сохранения целостности еще одной земной оболочки - космосферы (околоземного космического пространства). Проникновение человека в космос не просто героическая эпопея, это еще и целенаправленная долговременная политика овладения новыми ресурсами природы и природной среды.

Космическая оболочка Земли выполняет ряд важных для жизни планеты и для жизни на планете функций, связанных с поддержанием ее радиационного - теплового баланса, протеканием некоторых геофизических процессов. Поэтому сохранение природных равновесий и изначальных свойств космосферы Земли в процессе проникновения в нее человека - большой, жизненно важное обще планетарное задачи.

Космическая деятельность охватывает широкий круг прикладных направлений: исследование природных ресурсов Земли, контроль за состоянием окружающей среды, связь, навигацию, метеорологию, геодезию, картографию, телевещание, спасение судов и самолетов, терпящих бедствие; технологические, биологические и другие научные эксперименты, готовят почву для еще более интенсивного, в частности индустриального использования космоса.

Космос все больше становится ареной для разнообразного и плодотворного мирного сотрудничества. Сейчас в космосе ведутся интенсивные исследования и эксперименты гражданского назначения. Все это предполагает запуск большого количества космических объектов. В начале 80-х годов в космос выводилось более 100 объектов в год. В настоящее время на орбите Земли находится около 10-15 тысяч крупных искусственных объектов и 40 000 мелких (приблизительно 2,5 сантиметра в диаметре).

Некоторые из современных и намечаемых на будущее видов космической деятельности должны стать объектом регламентации, чтобы исключить загрязнение и другие формы нарушения природного равновесия в космическом пространстве. В настоящее время на международных форумах идет обсуждение, кроме вопроса о немилитаризацию космоса, таких аспектов регулирования как: сокращение числа спутников, которые исчерпали свой резерв (так называемых космических отходов), сброс в космос разного рода опасных »земных» отходов, запуск крупных ракетных ускорителей на твердом топливе.

Одна из острейших глобальных проблем современности - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Кислотные дожди вызывают не только подкисление грунтовых воде верхних слоев фунтов. Кислотность с осадками распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками накопления окислов в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, угля, газа в промышленности, сельском хозяйстве, быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, поверхностных и грунтовых вод.

Аэрозольное загрязнение атмосферы. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии е воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, смогу ли. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбеста. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Бона образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из вскрышных пород, образованные при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250 - 300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. М 3, условного оксида углерода и более 150 тонн пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.

Нарушение озонового слоя. Озон - одна из форм существования химического элемента кислорода в земной атмосфере - его молекула состоит из трех атомов кислорода 03 для образования озона необходимо предварительное образование свободных атомов кислорода.

С увеличением количества атомарного кислорода возрастает и содержание озона в атмосфере. Однако с высотой увеличивается и ультрафиолетовая радиация, разрушает озон быстрее, чем идет его образования, поэтому концентрация озона в атмосфере начинает уменьшаться. Измерения показывают, что озон в атмосфере имеет слоистую структуру и его основная масса сосредоточена в слое на высоте 20 - 25 км, а начиная с высоты 55 км, его концентрация активно уменьшается, следовательно, озон присутствует в тропосфере, стратосфере, мезосфере.

»Озоновая дыра» - это явление уменьшения общего количества озона. Отмечено систематическое уменьшение концентрации В 3 весной примерно в 1,5 - 2 раза. Хлор и фторвуглероды (ФХВ) уже более 60 лет используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей, пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, в химической чистке одежды, при производстве пенопластов. Инертность этих соединений делает их опасными для атмосферного озона. ХФУ не распадаются быстро в тропосфере (нижнем слое атмосферы, простирается от поверхности Земли до высоты 10 км), как это происходит, например, с большинством окислов азота, и в конце концов проникают в стратосферу, верхняя граница которой располагается на высоте около 50 км. Когда молекулы ХФУ поднимаются до высоты 25 км, где концентрация озона максимальна, они подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения, не проникает на меньшие высоты из-за действия озона, который экранирует. Ультрафиолет разрушает устойчивые в обычных условиях молекулы ХФУ, которые распадаются на компоненты, которые имеют высокую реакционную способность, в частности атомный хлор. Таким образом, ХФУ переносит хлор с поверхности Земли через тропосферу и нижние слои атмосферы, где менее инертные соединения хлора разрушаются, в стратосферу, к слою с наибольшей концентрацией озона. Очень важно, что хлор при разрушении озона действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до 10000 молекул озона, прежде чем будет отключено вернется в тропосферу. Сейчас выбросы ХФУ в атмосферу исчисляются миллионами тонн, а действие тех, что уже попали в атмосферу, будет продолжаться несколько десятилетий.

Многие страны начали принимать меры, направленные на сокращение производства и использования ХФУ. С 1978 гг. В США было запрещено использование ХФУ в аэрозолях. К сожалению, использование ХФУ в других областях ограничено не было. В сентябре 1987 г.. 23 ведущие страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизить потребление ХФУ. Для использования в качестве пронелента в аэрозолях уже найден заменитель - пропан - бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасное. Сложнее обстоят дела с холодильным оборудованием - вторым по величине потребителем фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах. Лучшим, известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает ХФУ по физическим параметрам.

Использование фреонов продолжается и пока далеко даже до стабилизации уровня ХФУ в атмосфере. Так, по данным сети Глобального мониторинга изменений климата, в фоновых условиях - на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, вдали от промышленных и густонаселенных районов - концентрация фреонов в настоящее время растет со скоростью 5 - 9% в год. Содержание в стратосфере фотохимически активных соединений хлора в настоящее время в 2-3 раза выше по сравнению с уровнем 50-х годов, до начала ускоренного производства фреонов.

Наибольшая озоновая дыра обнаружена над Антарктидой и во многом является следствием метеорологических процессов. Образование озона возможно только при наличии ультрафиолета, а во время Полярной ночи он не производится. Зимой над Антарктикой образуется устойчивый вихрь, препятствующий притоку богатого озоном воздуха со средних широт. Поэтому к весне даже небольшое количество активного хлора способна нанести серьезный ущерб озоновому слою. Такой вихрь практически отсутствует над Арктикой, поэтому в северном полушарии падение концентрации озона значительно меньше. Многие исследователи считают, что на процесс разрушения озона влияют полярные стратосферные облака. Эти высотные облака гораздо чаще наблюдаются над Антарктикой, чем над Арктикой, образуются зимой, когда при отсутствии солнечного света и в условиях метеорологической изоляции Антарктиды температура в стратосфере падает ниже -80 °

Мощным источником уничтожения озона являются азотные удобрения. Попадая в почву, такие удобрения распыляются, при этом некоторое количество молекул попадает в приземного воздуха. Далее происходит целая цепочка процессов: турбулентность в приземном слое воздуха, перенос обогащенного азотными окислами газа в низкие шпроты, обратная горизонтальный перенос газа в более высокие широты уже в стратосфере.

Окислы азота поступают в атмосферу также при сжигании промышленного топлива. По имеющимся оценкам, количество закиси азота, попадает в воздух с дымом работающих на обычном (не ядерном) топливе электростанций, сама по себе достаточно велика и составляет 3-4 мегатонны в год, хотя она и не столь опасна по сравнению с азотистыми удобрениями.

В водородном цикле участвует множество водородовмисних соединений. Водород поступает в атмосферу в виде воды.

Человеческая деятельность также привносит воду в верхние слои атмосферы. При подъемах больших ракет в атмосферу выбрасывается большое количество молекул Н 2 0; происходит выброс воды и при полетах стратосферного авиации.

Водород попадает в атмосферу и в виде метана СНГ Природный источник метана - влажные леса, болота и рисовые поля, где он образуется как результат деятельности анаэробных бактерий.

Американские ученые изобрели, что именно хлорный цикл разрушения озона представляет наибольшую реальную опасность для существования озонового слоя.

Развитие цивилизации приводит к все больших выбросов хлорных соединений в атмосферу, и одну из ведущих ролей в этом процессе играют фреоны (хлорфторвуглеродовмисни соединения, такие как CFC1 3 CF 2 Cl 2). Рост производства фреонов продолжается огромными темпами (это производство холодильной техники, аэрозолей, пенопласте в и т.д.). их поступления в атмосферу связано с технологическими потерями.

Определены два пути восстановления озонового слоя: удаление из атмосферы озоноразрушающих веществ и выработки озона.

Первый путь - удаление катализаторов из атмосферы - пока не имеет реальных вариантов решения. Предполагалось использовать лазерное облучение озоновмисних слоев атмосферы с целью диссоциации молекул фреона. Но медленный распад молекул фреона до сих пор спасает нас от ускоренного разрушения озонового слоя и только небольшая часть энергии лазера будет работать па достижение поставленной цели, основная ее часть будет рассеиваться в космосе.

Второй путь - вымораживание озона в холодильных устройствах на Земле - для этого надо было бы пропустить через них значительную долю атмосферы.

Наиболее реальным является проект, предусматривающий создание электрических разрядов в стратосфере с помощью радиоволн высокой частоты. Разряд создается с помощью неподвижных фазированных антенных решеток, расположенных на земле. Размеры необходимой антенны около сотни метров, управление фазой отдельных элементов позволяет реализовать фокусировки излучения и сканирования на определенной высоте. Энергоснабжение можно обеспечить от АЭС мощностью в десятки мВт, причем КПД радиотехнической части относительно первичного источника может достигать 80%. Механизм образования озона в процессе разряда - плазмохимический и тепловой.

При плазмохимическом механизме молекулы кислорода разрушаются электронами, образующихся в электрическом разряде.

Тепловой механизм восстановления озона может существенно повлиять на сокращение затрат энергии. Существует предположение о возникновении озоновой »дыры» только при t - 80 ° С. Если это так и, предполагая, что такая температура существует только в отдельных местах »дыры», появляется возможность компенсировать дефицит озона только в этих местах. Таким образом, теоретическая возможность восстановления озонового слоя существует.

На природу со стороны человеческого общества резко возросло. Так, за последние 30 лет в мире было использовано столько природных ресурсов, сколько за всю предшествующую историю человечества. В связи с этим возникла угроза истощения и даже исчерпания некоторых видов ресурсов. Это, прежде всего, относится к минерально-сырьевым, водным и другим видам ресурсов.

Одновременно возросли масштабы возвращения в природу отходов, что вызвало угрозу загрязнения окружающей среды. По данным ученых, на сегодняшний день на каждого жителя планеты приходится (условно) 200 кг. отходов. В наши дни антропогенные ландшафты уже занимают 60% земной суши.

Общество не просто использует природные богатства, а преобразует природную среду. Взаимодействие человека и природы становится особой сферой деятельности, которая называется «природопользование».

Природопользование - это совокупность мер, предпринимаемых обществом по изучению, освоению, преобразованию и охране окружающей среды.

Оно может быть:

• рациональным, при котором взаимодействие общества и природы развивается гармонично, создана система мер, направленных на снижение и предупреждение отрицательных последствий вмешательства человека в природу.
• нерациональным - отношение человека к природе является потребительским, нарушается баланс во взаимоотношениях общества и природы, не учитываются требования по охране окружающей среды, что приводит к её деградации.

Растет загрязнение , в который попадает до 100 млн. т. отходов, особенно страдает океан от нефтяного загрязнения. По некоторым подсчетам ежегодно в океан попадает от 4 до 16 млн. т.

Антропогенное воздействие сильно изменяет естественные природные процессы. Глобальными последствиями загрязнения являются парниковый эффект, разрушение озонового слоя, нарушение природных круговоротов, кислые осадки.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата .

Парниковый эффект − это повышение средней температуры атмосферы в результате увеличения в ней концентрации «парниковых газов» (углекислого, метана, паров воды и др.), препятствующих нормальному теплообмену Земли.

Причиной возникновения парникового эффекта является выброс в атмосферу больших количеств «парниковых газов». Содержащие в атмосфере в большом количестве азот и кислород почти не задерживают теплового излучения, исходящего от нагретой поверхности Земли. Зато «парниковые газы» − пары воды и углекислый газ − удерживают 84 % этого излучения. Наиболее важным из парниковых газов является углекислый (СО 2). Увеличение его содержания в атмосфере началось еще в 19 веке и продолжается до сих пор. За последние 100 лет содержание СО 2 в атмосфере возросло на 25%. За этот же период содержание метана выросло в 2 раза. Миллиарды тонн углекислого газа ежегодно выбрасываются в атмосферу в результате сжигания топлива (в транспортных двигателях, при производстве энергии). Метан попадает в атмосферу при добыче природного газа, в результате разложения органических останков.

Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, как стеклянная крыша в парнике, пропускает солнечные лучи, но не дает уйти теплу, задерживая тепловое излучение Земли. При этом повышается средняя температура окружающей среды. Увеличение температуры ведет к уменьшению растворимости СО 2 в Мировом океане, что обуславливает появление в атмосфере новых порций газа.

Следствием разогрева атмосфера является таяние ледников и расширение воды, что ведет к повышению уровня Мирового океана. Уже сейчас происходит интенсивное таяние льдов Антарктиды. За последние десятилетия толщина льдов в Северном Ледовитом океане уменьшилась на 40 %. К 2030−2050 годам при существующих темпах производства должно произойти увеличение температуры на 1,5 − 4,5 0 С, что вызовет подъем уровня Мирового океана на 50−100 см, а концу века − на 2м.

Повышение уровня Мирового океана означает затопление обширных прибрежных территорий, исчезновение небольших островов, заболачивание земель во многих районах. Это будет серьезным ударом по мировой экономике, так как большая часть населения Земли обитает вблизи океанов и морей.

Еще одним следствием потепления климата будут сильнейшие ураганы, засухи, муссонные дожди, лесные пожары. Существует предположение, что резкое повышение температуры может изменить глобальную океаническую циркуляцию, следствием чего будет быстрое наступление очередного Ледникового периода (то есть быстрое глобальное похолодание).

Даже очень небольшое, в пределах 1−2 0 С, изменение климата ведет к засухам на одних территориях, расширению пустынь, и увеличению количества осадков и наводнений на других территориях. За последние 50 лет общая площадь пустынь увеличилась примерно на 9 млн. км 2 − территорию, равную по размерам половине Южной Америки. При изменении климата нарушается нормальная смена времен года, изменяются биологические ритмы, что ведет к гибели многих организмов.

В 1992 году на конференции по охране окружающей среды в Рио-де-Жанейро была принята конвенция ООН об изменении климата, согласно которой 25 развитых стран и стран с развивающейся экономикой должны взять на себя следующие обязательства: вернуться к выбросу парниковых газов на уровне 1990 года, предоставить финансовые ресурсы и безопасные технологии другим странам и т.д.

Разрушение озонового слоя .

Еще одним глобальным последствием загрязнения является разрушение озонового слоя, защищающего биосферу от мощного космического излучения. Впервые озоновые дыры были обнаружены в 1975 году над Антарктидой. В настоящее время наблюдается истощение озонового слоя над многими областями земного шара. Озоновый слой над Антарктидой за последние несколько десятков лет уменьшился на 40 %, над Северным полюсом − на 10 %. В защитном озоновом слое появилось много «дыр». Озоновые дыры обнаружены и над Россией, особенно над ее холодной частью − Сибирью.

Уменьшение количества озона в атмосфере влияет на климат планеты и здоровье людей. Проникающее через озоновые дыры ультрафиолетовое излучение обладает достаточной энергией для разрушения большинства органических соединений живой клетки. В районах с пониженным содержанием озона наблюдается увеличение заболеваемости людей глазными болезнями, подавление иммунной системы, а также рост числа онкологических заболеваний. Так, американские ученые установили, что уменьшение озонового слоя на 1 % ведет к усилению ультрафиолетовой радиации на 2 % и, как следствие, учащению случаев заболевания раком кожи на 2,5% . Под действием ультрафиолета растения постепенно теряют способность к фотосинтезу. Особенно сильно это сказывается на фотосинтетиках океана − мелком планктоне, являющегося пищей большинства рыб. Гибель планктона нарушает все трофические цепи в водных системах, что неизбежно ведет к деградации биосферы.

Причиной появления озоновых дыр является разрушение озона при контакте с некоторыми загрязнителями (фторхлоруглеродами − фреонами, оксидами азота), а также испытания ядерного оружия. Фреоны применяются в большом количестве применяются в виде хладагентов в холодильниках, в качестве растворителей, распылителей в аэрозольных баллончиках. Это легкие газы поднимаются в верхние слои атмосферы, где разрушаются с выделением очень активных радикалов хлора и брома, взаимодействующих с озоном. Кроме разрушения озона, фреоны также усиливают парниковый эффект, играя двойную негативную роль в атмосфере.

Производство фреонов в мире очень велико. Только США выпускают 800−900 тыс. тонн в год − половину всего количества.

Выпадение кислых осадков на больших территориях .

Основной причиной кислых дождей являются выбросы в атмосферу оксидов серы и азота, образующих кислоты при взаимодействии с водой. Газообразные вещества разносятся воздушными потоками на большие расстояния. В результате на многих территориях осадки приобретают кислую реакцию (рН = 5−6, зарегистрированы и осадки с рН=2−3). Следствием этого является закисление почв и водоемов на больших участках, гибель водных организмов, угнетение растительности и деградация природных экосистем. Из почв вымываются питательные вещества, а также и токсичные соединения, поступающие опять к живым организмам. В результате кислых осадков идет гибель лесов во всем мире. Под воздействием кислых соединений разрушаются здания, сооружения, коррозируют мосты, различные металлические конструкции, наносится вред здоровью людей.

Образование смога над промышленными центрами .

Смог представляет собой смесь дыма, тумана и пыли, образующую над городом ядовитую дымку. Различают два основных типа смога: зимний (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

Зимний (лондонский) смог образуется над крупным промышленными центрами зимой, в отсутствии ветра. При этом концентрация загрязняющих веществ достигает больших величин, что ведет к ухудшению состояния здоровья людей.

В 1952 году в результате образования смога такого типа над Лондоном, в период с 3 по 9 декабря в городе погибло более 4 тысяч человек, примерно 10 тысяч попали в больницы. Позже подобный вид смога наблюдался над другими городами. Рассеять смог может только ветер, снижению концентрации загрязнителей способствует уменьшение их выброса.

Летний (лос-анджелесский) смог называется еще фотохимическим. Он возникает летом в результате интенсивного воздействия солнечной радиации на воздух, пересыщенный автомобильными выбросами. Под воздействием солнечной энергии некоторые загрязнители (например, оксиды азота) образуют очень токсичные вещества, раздражающие легкие, желудочно-кишечный тракт и органы зрения. Этот смог характерен для городов, расположенных в низине.

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами - от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние, и в результате гомеостатические механизмы не срабатывают.

Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных.

Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа): при отравлении возможен летальный исход. Благодаря низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он не вызывает массовых отравлений, хотя и опасен страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказываться на огромном интервале времени, связаны и с такими незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пи-рен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т.д.

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода. Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает ядовитая смесь дыма, тумана и пыли - смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят большой вред не только человеку, но и остальной биоте. Известны случаи массового отравления диких животных, особенно птиц и насекомых, при выбросах вредных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых).

Что касается растений, то выбросы вредных веществ действуют как непосредственно на их зеленые части, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, так и через почву - на корневую систему. Особенно опасен для растений диоксид серы (SO 2), под воздействием которого прекращается фотосинтез и гибнут многие деревья, особенно хвойные: сосны, ели, пихты, кедр.

Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы

«Парниковый эффект» , наряду с нарушением озонового слоя и кислотными дождями, вызван глобальным техногенным загрязнением атмосферы. Многие ученые рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности. Со второй половины XIX в. наблюдается постепенное повышение среднегодовой температуры, что связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» - диоксида углерода, метана, фреонов, озона, оксида азота и др.

Парниковые газы препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли, и атмосфера, насыщенная ими, действует как крыша теплицы. Она, пропуская внутрь, большую часть солнечного излучения, почти не пропускает наружу тепло, излучаемое Землей.

В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива (ежегодно более 9 млрд т условного топлива) концентрация СО 2 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов, метана, в меньшей степени - оксида азота.

«Парниковый, эффект» является причиной роста средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. Так, в 1988 г, среднегодовая температура оказалась на 0,4°С выше, чем в 1950-1980 гг., а к 2005 г. ученые прогнозируют ее повышение на 1,3°С. В докладе Международной группы ООН по проблемам климатических изменений утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2-4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь, это повышение уровня Мирового океана вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т.д. Повышение уровня океана всего лишь на 0,5-2,0 м к концу XXI в., приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолет-немерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и т.п. Очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики - максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли.

«Озоновые дыры» - это значительные пространства в озоновом слое атмосферы на высоте 20-25 км с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона. Истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Оно ослабляет способность атмосферы защищать все живое от жесткого ультрафиолетового излучения («УФ-радиация). Поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, увеличивается| количество заболеваний раком кожи и т.д.

Предполагается как естественное так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). В атмосфере фреоны разлагаются с выделением оксида хлора губительно действующего на молекулы озона.

«Кислотные дожди» образуются при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют разбавленную серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6).

Суммарные мировые антропогенные выбросы SO 2 и NО х составляют ежегодно более 255 млн т. Закисление природной среды негативно отражается на состоянии экосистем. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только питательные вещества, но и токсичные металлы: свинец, кадмий, алюминий и др. Далее они сами или их токсичные соединения усваиваются растениями и почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям.

Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к их деградации как природных экосистем. Пятьдесят миллионов гектаров леса в 25 европейских странах страдают от действия сложной смеси загрязняющих веществ. Гибнут хвойные горные леса на Северных Аппалачах ив Баварии. Отмечены случаи поражения хвойных и лиственных лесов в Карелии, Сибири и в других районах нашей страны.

Примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции, Норвегии и Финляндии. Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в США, ФРГ и Великобритании выпадает именно на их территории.

В России площадь закисления - несколько десятков миллионов гектаров. Известны случаи закисления озер Карелии. Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос) и на территории ряда крупных промышленных районов. Например, в районе города Норильска и на Северном Урале огромные площади тайги и лесотундры стали почти безжизненными из-за выбросов диоксида серы Норильским горно-химическим комбинатом.