Лекция 9 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ Биосфера - динамичная планетарная экосистема. Во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма круговорота веществ. Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации. Гарантом динамической устойчивости биосферы в течение миллиардов лет служила естественная биота в виде сообществ и экосистем в необходимом объеме.
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ ü возникновение ü совершенствование ü распространения новых технологий охота – земледельческая культура – промышленная революция Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в природную среду.
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ Б. Коммонер (1974, американский эколог ) выделил пять видов вмешательства человека в экологические процессы: • • упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов; • концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения; • рост ядовитых отходов от химических производств; • введение в экосистему новых видов; появление генетических изменений в организмах растений и животных.
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ Антропогенные воздействия ü целенаправленный характер ü характер последействия (процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки и др). Нарушения основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны с целенаправленными антропогенными воздействиями. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными: ü длительными и кратковременными, ü площадными и точечными, ü прямыми и косвенными (Е. М. Сергеев, Трофимов, 1985 Сергеев разрабатывал вопросы геологии окружающей среды, рационального использования и охраны геологической среды, заложил основы учения о геологической среде, её рациональном использовании и охране; определял инженерную геологию как науку о геологической среде. Эти работы во многом предопределили современное развитие геоэкологии и экологической геологии)
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ Экологические последствия антропогенных воздействий можно разделить на ü положительные ü отрицательные (негативные). Положительное воздействие Отрицательное воздействие человека на биосферу воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивация земель на месте разработок полезных ископаемых и т. д. вырубка леса на больших площадях, истощение запасов пресных подземных вод, засоление и опустынивание земель, резкое сокращение численности видов животных и растений и т. д.
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ К числу основных глобальных факторов дестабилизации природной среды относятся (Экологическая доктрина Российской Федерации, 2002): ü рост потребления природных ресурсов при их сокращении; ü рост населения планеты при сокращении пригодных для обитания территорий; ü деградации основных компонентов биосферы, снижение способности природы к самоподдержанию; ü возможные изменения климата и истощение озонового слоя Земли; ü сокращение биологического разнообразия; ü возрастание экологического ущерба от стихийных бедствий и техногенных катастроф; ü недостаточный уровень координаций действий мирового сообщества в области решения экологических проблем.
Постановление Правительства РФ от 15. 04. 2014 N 326 "Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы" (15 апреля 2014 г. ) Государственная программа Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы Паспорт государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы Паспорт подпрограммы 1 "Регулирование качества окружающей среды" государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы Паспорт подпрограммы 2 "Биологическое разнообразие России" государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы Паспорт подпрограммы 3 "Гидрометеорология и мониторинг окружающей среды" государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы Паспорт подпрограммы 4 "Организация и обеспечение работ и научных исследований в Антарктике" государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы
Постановление Правительства РФ от 15. 04. 2014 N 326 "Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы" (15 апреля 2014 г. ) Паспорт федеральной целевой программы "Охрана озера Байкал и социальноэкономическое развитие Байкальской природной территории на 2012 - 2020 годы" I. Приоритеты и цели государственной политики, направленные на реализацию Программы, в том числе общие требования к политике субъектов Российской Федерации II. Общая характеристика участия субъектов Российской Федерации в реализации Программы Приложение N 1. Сведения о показателях (индикаторах) государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы Приложение N 2. Перечень основных мероприятий государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы
Постановление Правительства РФ от 15. 04. 2014 N 326 "Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы" (15 апреля 2014 г. ) Приложение N 3. Сведения об основных мерах правового регулирования, направленных на достижение цели и (или) ожидаемых результатов государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы Приложение N 4. Ресурсное обеспечение реализации государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы за счет средств федерального бюджета Приложение N 5. Сведения о показателях (индикаторах) государственной программы Российской Федерации "Охрана окружающей среды" на 2012 - 2020 годы по субъектам Российской Федерации http: //www. consultant. ru/document/cons_doc_LAW_162183/#p 11 © Консультант. Плюс, 1992 -2015
ЗАГРЯЗНЕНИЕ - ГЛАВНЕЙШИЙ ВИД НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ Чернобыль, кислотные дожди, опасные отходы и т. д. Загрязнение - поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем. Ф. Рамад (1981): «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственную продукцию, через воду или другие биологические продукты (вещества)» .
ЗАГРЯЗНЕНИЕ - ГЛАВНЕЙШИЙ ВИД НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ По объектам загрязнения различают: ü загрязнение поверхностных и подземных вод, ü загрязнение атмосферного воздуха, ü загрязнение почв и т. д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства. К настоящему времени на рабочие орбиты выведено более двадцати тысяч космических объектов, а общая масса отработавших объектов (космического мусора) превышает 3000 т. Природными загрязнителями могут быть: ü пыльные бури, ü вулканический пепел, ü селевые потоки и др.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ - ГЛАВНЕЙШИЙ ВИД НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасного для популяций любых организмов, входящих в состав экосистем, являются: § промышленные предприятия ü химические, ü металлургические, ü целлюлозно-бумажные, ü строительных материалов и др. , § теплоэнергетика, § транспорт, § сельскохозяйственное производство § другие технологии. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций. По видам загрязнений выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение
ЗАГРЯЗНЕНИЕ - ГЛАВНЕЙШИЙ ВИД НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ ТЕПЛОВЫЕ ШУМОВЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПЕСТИЦИДАМИ ХИМИЧЕСКИЕ ОТДЕЛЬНЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ И ЭЛЕМЕНТАМИ СПАВ ПЛАСТМАССАМИ БИОГЕННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ Виды загрязнения окружающей среды
ЗАГРЯЗНЕНИЕ - ГЛАВНЕЙШИЙ ВИД НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ По своим масштабам и распространению загрязнение может быть üлокальным (местным) üрегиональным üглобальным Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и число их по мере развития новых технологических процессов постоянно растет.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ - ГЛАВНЕЙШИЙ ВИД НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ § диоксид серы (с учетом эффектов вымывания диоксида серы из атмосферы и попадания образующихся серной кислоты и сульфатов на растительность, почву и в водоемы); § тяжелые металлы: в первую очередь свинец, кадмий и особенно ртуть (с учетом цепочек ее миграции и превращения в высокотоксичную метилртуть); § некоторые канцерогенные вещества (бензапирен); § нефть и нефтепродукты в морях и океанах; § хлорорганические пестициды (в сельских районах); § оксид углерода и оксиды азота (в городах); § диоксины - весьма опасное загрязняющее вещество из класса хлоруглеводородов. Этот перечень безусловно должен быть дополнен радионуклидами и другими радиоактивными веществами, пагубные последствия которых для человеческой популяции и экосистем в полной мере проявились после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки и аварии на Чернобыльской АЭС, АЭС Фукусима-1.
Чернобыльская АЭС Авария 26 апреля 1986 года в 1: 23: 47 в ходе проведения проектного испытания турбогенератора № 8 на энергоблоке № 4 произошёл взрыв, который полностью разрушил реактор. Здание энергоблока, кровля машинного зала частично обрушились. В первые часы развития аварии остановлен соседний 3 -й энергоблок, произведены отключения оборудования 4 -го энергоблока, разведка состояния аварийного реактора. В результате аварии произошёл выброс в окружающую среду, по различным оценкам, до 14· 1018 Бк, что составляет примерно 380 миллионов кюри радиоактивных веществ, в том числе изотопов урана, плутония, иода-131, цезия-134, цезия-137, стронция-90.
АЭС Фукусима-1. 11 марта 2011 года В результате землетрясения в Японии на АЭС произошла радиационная авария с локальными последствиями — 4 -го уровня по шкале INES в момент начала аварии. Впоследствии степень тяжести аварии была повышена до 5 уровня - авария с широкими последствиями, а затем до 7 уровня - крупная авария по шкале INES. На атомной электростанции «Фукусима-1» 3 работающих энергоблока были остановлены срабатыванием аварийной защиты. Спустя час было прервано электроснабжение и от резервных дизель-генераторов, из-за последовавшего за землетрясением цунами. Сразу после отключения резервных дизель-генераторов владелец станции компания TEPCO заявила правительству Японии об аварийной ситуации. Международная шкала ядерных событий (англ. INES, сокр. International Nuclear Event Scale)
АЭС Фукусима-1. 11 марта 2011 года По состоянию на июль 2011 года, ликвидация последствий аварии всё ещё продолжалась. По планам компании ТЕРСО, со временем над блоками № 1, № 3 и № 4 должны появиться защитные бетонные саркофаги, которые будут препятствовать утечкам радиации в атмосферу. В начале октября 2011 года стало известно, что температура в районе реакторов № 1, № 2 и № 3 опустилась ниже 100 градусов по Цельсию и правительство Японии совместно с компанией «Токио Дэнрёку» предпринимают меры по достижению к концу года состояния холодной остановки повреждённых реакторов. Также к концу октября планировалось завершить покрытие здания реактора № 1 гигантским чехлом из полиэстера, после чего намечалось установить чехлы и на реакторах № 3 и № 4, которые также получили повреждения. По состоянию на 16 декабря 2011 реакторы с 1 по 4 находились в состоянии холодной остановки, реакторы 5 и 6 — в том же состоянии уже с 20 марта.
АЭС Фукусима-1. 11 марта 2011 года В начале августа 2013 года стало известно, что на АЭС «Фукусима» радиоактивная вода начала переливаться через подземные барьеры. Информацию об этом распространила компания-оператор станции Tokyo Electric Power. Вокруг энергоблоков станции после аварии было возведено сразу несколько хранилищ. Однако к августу 2013 года почти все они оказались заполнены, что грозит обернуться новой экологической катастрофой. В начале сентября 2013 буквально за девять дней уровень радиации в резервуаре с водой на аварийной японской АЭС «Фукусима-1» вырос в восемнадцать раз.
Экологическая катастрофа в Венгрии 2010 г 4 октября 2010 года Венгерия, Айка, завод по производству глинозема. В районе аварии крупное бокситное месторождение. Бокситы перерабатываются на заводе по производству глинозема, отходы - в специальный отстойник. По предварительным оценкам из емкости вытекло по меньшей мере 700 тысяч кубометров ядовитых отходов производства. Жидкость красного цвета затопила близлежащие деревни и железнодорожные пути. Красный шлам — это нерастворимый осадок, который образуется в результате производства глинозема. Он содержит щелочь и тяжелые металлы и представляет угрозу как для окружающей среды, так и для организма человека. Тип шлама Si. O 2 Байеровский 8, 0 -9, 5 Спекательный 16, 5 -18, 5 Химический состав, масс. % Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Ca. O Na 2 O 13 -18 44, 5 -45, 5 8, 0 -13, 0 2, 5 -6, 5 6 -10, 5 22, 5 -23, 5 35, 0 -40, 0 2, 5 -4, 5 Прочие 5, 0 -8, 0 5, 0 -6, 0
Разрушенная дамба резервуара с красным шламом в городе Aйка. В хранилище отходов возле завода произошла авария, и несколько деревень оказались затопленными оксидом железа— ядохимикатами красного цвета. Из-за прорыва дамбы произошла утечка 700 тыс. кубометров токсичных отходов.
В результате катастрофы три человека погибли (по другим данным - четыре), 120 получили травмы и еще шестеро пропали без вести. Все пострадавшие и погибшие— жители семи деревень, находившихся недалеко от предприятия. Очевидцы рассказали, что люди тонули в грязевом потоке, состоящем из токсичных отходов и воды. Тем временем, раненые получили ожоги различной степени тяжести.
Загрязнения Помимо химического и радиоактивного загрязнения к другим экологически опасным негативным воздействиям человека на биосферу относят üэлектромагнитные излучения, üвибрацию, ü шум, üпатогенные бактерии, üвирусы и др. 23 мая 2001 г. в Стокгольме была принята Конвенция по стойким органическим загрязнениям (СОЗ), которая обязывает правительства ликвидировать 12 стойких канцерогенных и токсичных загрязнений.
Загрязнения ü ингредиентное (минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (например, бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания в ДВС и т. д. ); ü параметрическое загрязнение, связанное с изменениями качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное); ü биоценотическое загрязнение, вызывающее нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т. д. ); ü стациально-деструкционное загрязнение (стация - место обитания популяции, деструкция - разрушение), связанное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и пр. ).
Загрязнения Первоначальный список 1) Дихлордифенил-трихлорэтан (ДДТ, C 14 H 9 Cl 5). 2) Альдрин (C 12 H 8 Cl 6, пестицид-инсектицид, первоначально инсектицидного действия, токсичный для рыб, птиц и человека). 3) Дильдрин (C 12 H 8 Cl 6 O, пестицид, производное альдрина; в почве альдрин быстро превращается в дильдрин, который имеет период полувыведения из почвы 5 лет, в отличие от 1 года для альдрина). 4) Эндрин (C 12 H 8 Cl 6 O, пестицид—инсектицид и дератизатор; высокотоксичен для рыб). 5) Хлордан (C 10 H 6 Cl 8, инсектицид против термитов, оказавшийся токсичным для рыб, птиц; у человека воздействует на иммунную систему, потенциальный канцероген). 6) Мирекс (инсектицид против муравьев и термитов, не токсичен для человека, но является потенциальным канцерогеном). 7) Токсафен (инсектицид против клещей, является потенциальным канцерогеном). 8) Гептахлор (C 10 H 5 Cl 7, инсектицид, применялся против почвенных насекомых, оказался токсичен для птиц; потенциальный канцероген).
Загрязнения 9) Полихлорированные дифенилы (ПХД). 10) Гексахлорбензолы (ГХБ) (пестицид-фунгицид, воздействует на репродуктивные органы). 11) Полихлордибензодиоксины (ПХДД). 12) Полихлордибензофураны (ПХДФ; дибензофураны по структуре очень похожи на диоксины и многие их токсические эффекты совпадают). Список данных соединений приведен в конвенции в качестве приложений: A (запрещение производства и ликвидация — пп. 2— 8); B (ограничение использования — ДДТ); C (непреднамеренное производство — ГХБ, ПХД и ПХДД/ПХДФ). В соответствии со статьёй 8 Стокгольмской конвенции существует возможность расширения данного списка путем добавления новых соединений и групп соединений в приложения А, B и C.
Загрязнения Конвенция вступила в силу 17 мая 2004 года при ратификации её первоначально 128 участниками (всего подписало Конвенцию на тот момент 151 сторона). Подписавшиеся в конвенции закрепили обязательства по запрещению производства и использованию (за исключением некоторых пунктов) девяти химических веществ из списка СОЗ, ограничить использование ДДТ для контроля малярии, и по разработке программ по пресечению ненамеренного образования диоксинов и фуранов. По состоянию на июнь 2009 года, 152 стороны ратифицировали конвенцию, при общем числе в 170 участников.
Загрязнения Дополнительный список После четвертого съезда сторон конвенции 4 - 8 мая 2009 года было принято решение о включении 9 дополнительных органических соединений: 1) Альфа гексахлорциклогексан (в приложение А); 2) Бета гексахлорциклогексан (в приложение А); 3) Хлордекан (в приложение А); 4) Гексабромбифенил (в приложение А); 5) Гекса- и Гептахлорбифениловый эфир (в приложение А); 6) Линдан (в приложение А); 7) Пентахлорбензол (в приложение А и С); 8) Перфтороктановый сульфонат, его соли и перфтороктанового сульфонилфторида (в приложение В); 9) Тетрабромдифениловый эфир и пентабромдифениловый эфир (в приложение А).
Загрязнения Под видами загрязнений понимают также любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения : ü ингредиентное (минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания в ДВС и т. д. ); ü параметрическое загрязнение, связанное с изменениями качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное); ü биоценотическое загрязнение, вызывающее нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т. д. ); ü стациально-деструкционное загрязнение (стация - место обитания популяции, деструкция - разрушение), связанное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и пр. ).
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА - любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Загрязнение атмосферы может ü естественным (природным) ü антропогенным (техногенным). Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В зависимости от масштабов выделяют различные типы загрязнения атмосферы. Местное (локальное) загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др. ); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др. ); 3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие). Главные загрязнители атмосферного воздуха - диоксид серы (SO 2), оксиды азота (NOX), оксид углерода (CO) и твердые частицы - 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований других вредных веществ, среди которых отмечены формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и другие. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др. ) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России.
Выброс в атмосферу главных загрязнителей в мире и в России Суммарный мировой выброс в атмосферу четырех главных загрязнителей атмосферы составил в 1990 г. - 401 млн т, а в России в 1991 г. - 26, 2 млн т. Вещества Диоксид серы Оксиды азота Оксид углерода Твердые частицы Всего, млн. т. Суммарный мировой выброс 1990 Россия 2001 99 68 177 57 401 9, 2 - 3 - 7, 6 - 6, 4 - 16, 2 41, 8 млн. т
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Другие опасные токсичные вещества автомобили, плавильные заводы: ü свинец, ü ртуть, ü кадмий и другие тяжелые металлы ü углеводороды (Cn. Hm, бензапирен), ü альдегиды (формальдегид), ü сероводород, ü токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры)
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Радиоактивное загрязнение атмосферы В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами - продуктами испытаний ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники. Выбросы радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС суммарный выброс радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 кг. Взрыве атомной бомбы над Хиросимой в атмосферу было выброшено 740 г радионуклидов.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Радиоактивное загрязнение атмосферы Фукусима-1 - в атмосферу попало около 900 тыс. терабеккерелей радиоактивных веществ. Это составляет около 17% от аналогичного показателя чернобыльской катастрофы в 1986 году, когда в атмосферу попало свыше 5, 2 млн терабеккерелей радиоактивных частиц. Общий объем утечек радиоактивной воды с аварийной японской АЭС "Фукусима-1" в Тихий океан с мая 2011 года уже превысил 30 трлн беккерелей. Около 10 трлн беккерелей приходится на стронций-90, а оставшиеся 20 трлн - на радиоактивные изотопы цезия.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Еще одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников. Признаком термического загрязнения атмосферы служат так называемые термические зоны, например, «остров тепла» в городах, потепление водоемов и т. п. Термическое загрязнение - результат использования речной или морской воды в системах охлаждения на тепловых и атомных электростанциях, расположенных на берегу. Беловская ГРЭС, г. Белово, Кемеровская область, сооружена северо -восточнее города Белово (в пгт. Инской), в центральной части Кузбасса, на реке Иня.
ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: ü теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др. ), ü предприятия черной металлургии, ü нефтедобычи и нефтехимии, ü автотранспорт, ü предприятия цветной металлургии, ü производство стройматериалов. Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмосферы в развитых промышленных странах Запада иная. Основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на автотранспорт (50 -60%), тогда как на долю теплоэнергетики значительно меньше, всего 1620%.
Тепловые и атомные электростанции. Котельные установки В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты: Полного сгорания - диоксид углерода и пары воды неполного сгорания - оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др. Современная теплоэлектростанция мощностью 2, 4 млн к. Вт расходует до 20 тыс. т угля в сутки выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO 2 и SO 3; 120 -140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа); 200 т оксидов азота.
Тепловые и атомные электростанции. Котельные установки Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в 3 раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь. Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) - радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы - отопительная система жилищ (котельные установки), дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях, как правило, рассеиваются вблизи котельных установок.
Черная и цветная металлургия При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается: ü 0, 04 т твердых частиц, ü 0, 03 т оксидов серы ü до 0, 05 т оксида углерода, ü в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ. Существенно загрязняется атмосфера также на агломерационных фабриках, при доменном и ферросплавном производствах. Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово-цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.
Химическое производство Выбросы этой отрасли хотя и невелики по объему около 2% всех промышленных выбросов, тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют ü оксиды серы, ü соединения фтора, ü аммиак, ü нитрозные газы (смесь оксидов азота), ü хлористые соединения, ü сероводород, ü неорганическая пыль и т. п.
Выбросы автотранспорта В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, особенно в крупных городах. Так, в Москве на долю автотранспорта приходится 80% от общего количества выбросов в атмосферу. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений - бензапирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина). Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля.
Загрязнение атмосферного воздуха Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при ü добыче и переработке минерального сырья, ü на нефте- и газоперерабатывающих заводах, ü при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, ü при сжигании мусора ü горении пород в отвалах В сельских районах очагами загрязнения воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, ü промышленные комплексы по производству мяса, ü распыление пестицидов и т. д.
Пути распространения выбросов соединений серы в районе Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ) Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработке минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах , при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пестицидов и т. д.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ 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 структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает. Диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательные пути. Пыль, содержащая диоксид кремния (Si. O 2), вызывает тяжелое заболевание легких - силикоз.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядовитых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси. Оксид углерода (угарный газ). При остром отравлении появляется общая слабость, головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя три - семь дней). Однако, из-за низкой концентрации CO 2 в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает массовых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдающих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки. Свинец, бензапирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т. д. Пыли, содержащие соединения свинца и ртути, обладают мутагенными свойствами и вызывают генетические изменения в клетках организма.
Влияние выхлопных газов автомобиля на здоровье человека
Токсичность загрязнения воздуха для растений
Смог Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли - смог. Различают два типа смога: ü зимний смог - лондонский тип ü летний лос-анджелесский тип.
Смог Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия). Температурная инверсия - повышение температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (300 -400 м от поверхности Земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию - сокращение выбросов загрязняющих веществ.
Смог Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог возникает летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более тысячи тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей - фотооксидантов (озон, органические перекиси, нитриты и др. ), которые раздражают слизистые оболочки желудочнокишечного тракта, легких и органов зрения. Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др. Расположены в низинах. С ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ГЛОБАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ü возможное потепление климата ( «парниковый эффект» ); ü нарушение озонового слоя; ü выпадение кислотных дождей.
Возможное потепление климата ( «парниковый эффект» ) Наблюдаемое в настоящее время изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры, начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» - диоксида углерода (СO 2), метана (CH 4), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (O 3), оксида азота и др. Парниковые газы, и в первую очередь CO 2, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. По Г. Хефлингу (1990), атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой - почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.
Возможное потепление климата ( «парниковый эффект» ) В связи с сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд т условного топлива) - концентрация CO 2 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1 -1, 5% в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др. ). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0, 3% ежегодно).
Возможное потепление климата Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «парниковый эффект» , является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. В 2050 г. температура будет на 2 -4 °С больше, чем в 1950 -1980 гг. 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 связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0, 5 -2, 0 м к концу ХХI в. , ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям.
Возможное потепление климата Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия. Повышение концентрации CO 2 в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосинтеза, а также возрастание увлажнения климата могут, по их мнению, привести к увеличению продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др. ), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др. ). По вопросу о степени влияния парниковых газов на глобальное потепление климата так же нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата (1992) отмечается, что наблюдающееся в последнее столетие потепление климата на 0, 3 -0, 6 °С могло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов.
Возможное потепление климата ( «парниковый эффект» ) На Международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира была поставлена задача сократить к 2005 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. На Конференции ООН в Киото (Япония) в 1997 г. правительствами большинства стран мира был подписан Киотский протокол - международное соглашение о контроле за выбросами парниковых газов в 2008 -2012 гг. Цель протокола - в течение 5 лет создать новый экономический механизм снижения выбросов - торговлю квотами. Предусмотрено, что страны, подписавшие протокол, могут перераспределять (например, перепродавать) между собой разрешенные им объемы выбросов.
Возможное потепление климата ( «парниковый эффект» ) К началу 2005 г. Киотский протокол ратифицировали 124 государства, в том числе и Российская Федерация, после чего он вступил в силу. Но 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.
Нарушение озонового слоя Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20 -25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г. , когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры» . С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 10 лет концентрация озонового слоя снизилась на 4 -6% в зимнее время и на 3% - в летнее.
Нарушение озонового слоя В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др. Так например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно шесть миллионов человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др. ), подавление иммунной системы и т. д.
Нарушение озонового слоя Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушения жизнедеятельности планктона приводят к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем и т. д. Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. 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. ). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.
Нарушение озонового слоя По данным международной экологической организации «Гринпис» , основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются ü США - 30, 85%, ü Япония - 12, 42%, ü Великобритания - 8, 62% ü Россия - 8, 0%. ü США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн км 2, Япония - 3 млн км 2, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.
Нарушение озонового слоя Согласно протоколу Монреальской конференции (1987 г. ), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г. ) и Копенгагене (1992 г. ), предусматривалось значительное снижение выбросов хлорфторуглерода. В соответсвии с Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002) охрана озонового слоя атмосферы от экологически опасных изменений обеспечивается посредством регулирования производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой атмосферы, на основе международных договоров Российской Федерации и ее законодательства. Необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФрадиации (многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет). Естественное происхождение «озоновой дыры» . Причины ее возникновения - в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, рифтогенез и дегазация Земли, т. е. с прорывом глубинных газов (водород, метан, азот и др. ) через рифтовые разломы земной коры.
Кислотные дожди Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, - кислотные дожди. Образуются они промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число р. Н ниже 5, 6). В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди с кислотностью р. Н = 3, 5. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе - р. Н = 2, 3.
Кислотные дожди В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди с кислотностью р. Н = 3, 5. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе р. Н = 2, 3.
Кислотные дожди Опасность представляют, как правило, не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные вещества, но и токсичные тяжелые и легкие металлы - свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или образующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям. Например, возрастание в подкисленной воде содержания алюминия всего лишь до 0, 2 мг на один литр летально для рыб. Резко сокращается развитие фитопланктона, так как фосфаты, активизирующие этот процесс, соединяются с алюминием и становятся менее доступными для освоения. Алюминий снижает также прирост древесины. Токсичность тяжелых металлов (кадмия, свинца и др. ) проявляется еще в большей степени.
Закисление озер в мире
Закисление озер в мире Закисление озер опасно не только для популяций различных видов рыб (в том числе лососевых, сиговых и др. ), но часто влечет за собой постепенную гибель планктона, многочисленных видов водорослей и других его обитателей. Озера становятся практически безжизненными. В нашей стране площадь значительного закисления от выпадения кислотных осадков достигает несколько десятков миллионов гектаров. Отмечены и частые случаи закисления озер (Карелия и др. ). Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и фрагментарно на побережье Таймыра и Якутии. В районе г. Норильска и на Северном Урале огромные площади тайги и лесотундры стали почти безжизненными из-за выбросов диоксида серы Норильским горно-химическим комбинатом.
Скачать презентацию Лекция 9 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ
Лекция 9 30.10.2015.pptx