Современные экологические проблемы.

Экологической проблемой называется экологическая ситуация, которая, с точки зрения человека, требует улучшения или предотвращения.

Под экологической ситуацией понимают состояние окружающей природной среды или отдельных ее факторов, имеющих качественную, количественную или эмоциональную оценку.

Как мы уже знаем, в настоящее время антропогенное воздействие на биосферу носит глобальный характер. Ему подвергаются все компоненты биосферы (воздух, вода, почва). Оно породило такие экологические проблемы, как “парниковый эффект”, разрушение озонового слоя, “кислотные” дожди, эрозия почв и т.д

Все экологические проблемы можно разделить на две группы:

1. Природные экологические проблемы – это проблемы, вызываемые естественным ходом изменения природных условий жизни – климата, почв, водного режима и других естественных явлений среды.

2. Антропогенные экологические проблемы – это последствия, возникающие в живой природе в результате хозяйственной деятельности человека – то есть вследствие неграмотного, нерационального использования природных ресурсов и загрязнения окружающей среды.

Как природные, так и антропогенные экологические проблемы характеризуются масштабностью проявления. Для дикой природы масштабность проявления экологических проблем определяется гибелью растений и животных, их заболеваемостью, снижением продуктивности, перемещением животных с целью поиска лучших мест обитания и т.п. Для человека масштабность проявления проблем определяется состоянием его здоровья, уровнем смертности и рождаемости населения.

Экологические проблемы имеют также географическое содержание. Во-первых, они присущи определенной среде (воздуху, воде, почве). Во-вторых, они делятся на глобальные и локальные (региональные).

1. Глобальные экологические проблемы охватывают всю биосферу в целом – например, изменение климата планеты, истощение озонового слоя и т.п.

2. Локальные (региональные) экологические проблемы ограничены конкретными географическими территориями (регионами) – например, выпадение кислотных дождей, загрязнение окружающей среды отдельными предприятиями и т.п. Сейчас все труднее становится четко определить территорию, на которой существует конкретная проблема. В конечном счете все проблемы сводятся к глобальному экологическому ухудшению биосферы.

Невозможно даже перечислить все современные экологические проблемы. Мы остановимся только на самых известных и наиболее масштабных.

Экологические проблемы атмосферы.

Парниковый эффект

“Парниковый эффект” – это наблюдаемое в настоящее время изменение климата на нашей планете, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры (15 ⁰С), то есть потеплении.

Причиной этого явления служит постоянное увеличение в атмосфере количества так называемых “парниковых газов” – H₂O, CO₂, CH₄, NO_x, O₃.. Малые молекулы “парниковых газов” хорошо поглощают длинноволновое тепловое излучение. Атмосфера, насыщенная “парниковыми газами”, действует как крыша теплицы: она, с одной стороны, беспрепятственно пропускает коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца к земной поверхности, а с другой стороны, задерживает отражающиеся от поверхности Земли инфракрасные (тепловые) лучи, в результате чего температура воздуха повышается.

Основным источником CO₂ и NO_x в атмосфере являются сжигание топлива (в том числе работа автотранспорта) и биота Земли, а для NO_x также и удобрения. Основным источником CH₄ служит сельское хозяйство (животноводство, выращивание риса), деятельность бактерий, сжигание биомассы. Источник фреонов – промышленное производство (холодильные установки, газовые баллончики и др.). Поступление парниковых газов в атмосферу с каждым годом растет.

“Парниковый эффект” имеет как отрицательные, так и положительные последствия.

Отрицательные последствия “парникового эффекта”:

Ø повышение уровня Мирового океана за счет таяния ледников (материковых, горных, морских) и теплового расширения океана и связанная с ним угроза затопления равнин (в том числе плодородных), гибели флоры и фауны, ухудшения водоснабжения населения и т.д.;

Ø увеличение сезонного протаивания грунтов и связанная с ним угроза разрушения строений и коммуникаций (дорог, ВЛЭП, трубопроводов и пр.);

Ø заболачивание земель.

Положительные последствия “парникового эффекта”:

Ø снижение потребности в топливе;

Ø повышение интенсивности фотосинтеза и, как следствие, увеличение продуктивности экосистем (то есть урожайности).

Следует отметить, что в последние годы все чаще говорят о сложившемся стереотипе “парникового эффекта”, поскольку некоторые факты дают основание считать его проявление сомнительным: например, если в одних регионах планеты наблюдается потепление, то в других – похолодание; в полярных районах потепления не было, хотя именно здесь оно ожидалось в наиболее выраженном виде; и т.п. Однозначное обнаружение усиления “парникового эффекта” возможно не ранее, чем через 10 лет.

 

Разрушение озонового слоя

Озоновый слой охватывает весь Земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Озон выполняет важную защитную функцию, поглощая опасное для всех живых организмов жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца.

Сам озон образуется по цепной реакции из кислорода под воздействием УФИ;   O + УФИ = О:

     О + О = О

Главными факторами, разрушающими озоновый слой, являются: запуск мощных ракет, полеты реактивных самолетов, испытания ядерного и термоядерного оружия, уничтожение природного озонатора – леса, массовое применение фреонов в промышленности и быту. В результате действия этих факторов в атмосфере появляются так называемые “озоновые дыры” - области с пониженной концентрацией озона. Механизм разрушения озонового слоя можно представить в виде цепной реакции:

    О + Cl´ = Cl-O´ + O

    Cl-O´ + O = Cl´ + 2O     

Причем хлор медленно покидает стратосферу.

 В настоящее время “озоновые дыры” зарегистрированы над полюсами, над Южной Америкой, над странами Европы, над Россией и другими регионами.

Последствия разрушения озонового слоя широко известны: рост уровня УФ-излучения у поверхности Земли, что грозит солнечными ожогами, ослаблением иммунной системы, увеличением числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз, снижением урожайности за счет нарушения процесса фотосинтеза, ростом лесных пожаров, нарушением глобального баланса O₂ и CO₂ и т.д.

Кислотные дожди

Кислотные дожди – это атмосферная влага, содержащая растворы серной и азотной кислот и характеризующаяся значением pH < 5.6.

Образование кислотных дождей происходит в результате поступления в атмосферу большого количества диоксида серы SO₂ и оксидов азота NO_x, которые, соединяясь с парами воды, образуют H₂SO₄ и HNO₃. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе – pH 2.3, в Америке – pH 2.2.

Источниками SO₂ и NO_x в атмосфере являются сжигание ископаемого топлива и промышленное производство. Вред, наносимый кислотными дождями, очевиден: гибель флоры и фауны, падение урожайности и снижение плодородия почв в результате повышения их кислотности, гибель рыб и других гидробионтов вследствие нарушения кислотно-щелочного баланса природных водоемов, разрушение зданий и технических сооружений (особенно на основе металлических конструкций – протекает коррозия), порча памятников истории и архитектуры.

 

Смог

    Смог — ядовитая смесь дыма, тумана и пыли.

Различают два типа смога: лондонский и лос-анджелесский.

Причина смога – температурная инверсия.

Лондонский (зимний) смог образуется зимой в крупных промышленных центрах при неблагоприятных погодных условиях: отсутствии ветра. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой (в слое 300-400 м) вместо обычного понижения. В результате дым и загрязняющие вещества (пыль, оксиды углерода и серы при преимуществе сернистого газа) не могут подняться вверх и рассеяться, а образуют туманную завесу. Токсичность смога определяется токсичностью исходных веществ.

Лос-анджелесский (летний, фотохимический) смог возникает летом также при отсутствии ветра и температурной инверсии, но обязательно в солнечную погоду. Он образуется при воздействии солнечной радиации на оксиды азота и углеводороды, поступающие в воздух в составе выхлопных газов автомобилей и выбросов предприятий. В результате образуются высокотоксичные загрязнители — фотооксиданты, состоящие из озона, органических пероксидов, пероксида водорода, альдегидов и т.д. Токсичность определяется вновь образованными в результате солнечного воздействия веществами.

Смог вызывает обострение респираторных заболеваний, раздражение глаз, ухудшение физического состояния и т.д. вплоть до летального исхода. В 1952 г. в Лондоне от смога за две недели погибло более 4000 человек.

Рассеять смог может только ветер, а бороться с ним можно путем сокращения выбросов загрязнителей в атмосферу.

 

Рост населения.

Существование человека как биологического вида тесно связано с качеством среды обитания, рост численности человеческой популяции ограничен природными факторами. Человеку, как и любому другому виду живых организмов, необходимо наличие пригодного для обитания пространства, присутствие в среде питательных веществ для поддержания процессов жизнедеятельности, утилизация продуктов жизнедеятельности.

В 1999 году численность населения Земли превысила 6 млрд. человек и продолжает расти. Одновременно с численностью растут и потребности человеческого общества, что ведет к росту объемов промышленного и сельскохозяйственного производства. На фоне наблюдающегося качественного и количественного истощения природных ресурсов рост объемов производства приводит к опережающему росту отходов, снижению плодородия почв, повсеместному загрязнению окружающей среды.

Таким образом, в настоящее время сложилась ситуация, когда рост численности населения Земли грозит самоуничтожением человеческой популяции.

Взрывоопасно возрастающее народонаселение быстро переполняет природные экосистемы. Важнейшее условие дальнейшего прогресса человечества – прекращение роста его численности и снижения отрицательного воздействия на природную среду. Популяционное равновесие – основа дальнейшего развития цивилизации.

Связь человечества с окружающей средой определяется не только численностью населения, но и стилем жизни.

Более простой (низкий) стиль жизни наносит меньший ущерб среде. При высокообеспеченном стиле жизни потребляется множество материальных благ, что требует дополнительных ресурсов и источников энергии. Производство материальных и энергетических ресурсов, сжигание топлива и выбрасывание отслуживших свой срок изделий приводит к накоплению отходов, загрязняющих природную среду.

Негативное влияние ослабляет высокий уровень экологического сознания.

Существуют 2 проблемы народонаселения:

1) одна для высокоразвитых стран – связана с накоплением загрязняющих веществ, отходов и другими последствиями обеспеченного образа жизни;

2) другая для слаборазвитых стран, где проживает большинство населения Земли, – люди вырубают леса, истощают пастбища и пашню, уничтожают животных, приводя к деградации экосистемы.

Причины численности роста населения:

1. Достижения в медицине (открытие вакцин и антибиотиков).

2. Улучшение санитарных условий.

3. Повышение уровня жизни.

На рождаемость и смертность влияют и                                            много других факторов: война, семейные и                                            национальные традиции, религия, экономика,                                            нравственные идеалы и т.п.

Половозрастные пирамиды в развитых странах представляют из себя колонны, а в слаборазвитых – пирамиды. Такое распределение населения, связанное с преобладанием молодежи, предопределяет не только высокий демографический потенциал, но и много людей без основательной подготовки и необходимого жизненного уровня. И перед государством встает задача – дать молодежи образование, профессию и возможность продуктивно работать.

Решение проблемы народонаселения:

1) гуманный способ – снижение рождаемости до смертности. В странах вводится программа планирования семьи, учитывающая интересы каждого государства с учетом их индивидуальности.

2) негуманный способ – путем военных действий на территории других государств.

 

Урбанизация.

Мощным экологическим фактором, способствующим преобразованию природных экосистем в результате хозяйственной деятельности человека, является процесс урбанизации.

Урбанизация – это исторический процесс превращение естественных ландшафтов в искусственные с образованием городов, а также повышение роли городов в жизни общества.

 Более половины населения Земли проживает сейчас в городах. В крупных городах особенно велик уровень потребления природных ресурсов, возрастает загрязнение окружающей среды (воздуха, водоемов), что отрицательно сказывается на здоровье жителей городов и состоянии прилегающих территорий, а также биосферы в целом.

Урбанизация как форма проживания основной части человечества имеет свои достоинства и недостатки.

Социальные и экономические преимущества городских форм расселения:

1) высокий потенциал хозяйственного развития за счет интеграции разных форм деятельности;

2) широкая возможность образования и интенсификация общения;

3) возможность выбора профессии;

4) приобщение к культурным ценностям человечества.

Однако современные города – это среда, резко отличающая от естественных экосистем, и в связи с этим недостатками урбанизации являются:

1) высокая плотность населения;

2) сильное загрязнение окружающей среды: химическое, физическое и биологическое;

3) сложность формирования воздушных потоков - в центре повышенная температура создает воронку, втягивающую загрязненный воздух;

4) неудовлетворительное состояние земель городов, численностью более 1 млн. человек (свалки бытовых и промышленных отходов);

5) нехватка питьевой воды в связи с загрязнением водных ресурсов.

Миллионному городу необходимо на 1 сутки:

11-13 тыс. т. топлива

300-350 тыс. т. чистой воды

свыше 2 тыс.т. продовольствия

При этом город выделяет:

250-300 тыс.т. загрязненных стоков

25-30 тыс.т. углекислого газа

До 1,8 тыс. т. твердых отходов

Решение проблем урбанизации:

1) технологические меры: переход на более совершенные технологии;

2) технические меры: улучшение устройств очистки сбросов в водоемы и выбросов в атмосферу;

3) структурные меры; закрытие и вывод за пределы города производств-загрязнителей и развитие производств экологически уместных для него;

4) архитектурно-планировочные меры: организация промышленных зон, создание санитарно-защитных разрывов.

Лекция 10.