Московский авиационный институт

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(государственный технический университет) «МАИ»

 

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по курсу

«БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

к.т.н., доц. Курбатов Б.Е.

 

Москва 2013

К у р б а т о в Б. Е. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций.-М.: 2013.- 179 с. с приложением и ил.

 

Данный конспект является основным учебным пособием по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», читаемой на технических факультетах МАИ.

Предлагаемое пособие рекомендуется также для слушателей дистанционной формы обучения.

 

 

© Московский авиационный институт (государственный технический университет) «МАИ», 2013

© Б.Е.Курбатов, 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 4

I. СОСТОЯНИЕ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЖД.. 7

1.1. Эволюция концепций БЖД.. 7

1.2. Потенциальные опасности и риск жизнедеятельности. 10

1.3. Принципы, методы и средства обеспечения БЖД.. 14

II. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА.. 17

2.1. Характеристики среды обитания. 17

2.2. Преобразование биосферы.. 20

2.3. Экологический кризис. 23

III. ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА 27

3.1. Классификация и принципы нормирования неблагоприятных факторов. 27

3.2. Функциональное состояние организма. 29

3.3. Нормирование содержания вредных веществ. 31

IV Защита от атмосферных загрязнений.. 35

4.1. Нормирование загрязнений воздушной среды вне помещений. 36

4.2. Мероприятия по защите атмосферы.. 37

4.3. Нормализация внутренней среды помещений. 48

V. ЗАЩИТА ВОДНОГО БАССЕЙНА И ПОЧВ.. 57

5.1. Водопотребление. 57

5.2. Нормирование качества воды.. 58

5.3. Мероприятия по защите водного бассейна. 60

5.4. Нормирование загрязнения почв. 62

5.5. Защита почв. 63

VI. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ... 66

6.1. Организация рационального освещения. 66

6.2. Защита от шума. 72

6.3. Защита от электрического тока. 79

VII. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.. 85

7.1. Физические основы процесса горения. 85

7.2. Критические условия, необходимые для возникновения горения. 87

7.3. Оценка пожарной опасности и огнестойкости. 88

7.4. Противопожарная защита. 94

7.5. Тушение пожаров. 96

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 102

Опасность природных и антропогенных катастроф в мире и в России. 102

Производственный травматизм в России вдвое выше, чем в Европе. 106

О выборе допустимого индивидуального риска. 107

Техногенные катастрофы: история и будущее. 115

Демографический взрыв в современном мире. 122

России грозит гуманитарная катастрофа. 125

Численность городского и сельского населения всех стран мира. 156

ХЛАДОНЫ: виды и свойства. 161

Озон в атмосфере. 165

Парниковый эффект. 170

ГН 2.1.6.695-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест 176

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 178

ВВЕДЕНИЕ

Безопасность жизнедеятельности (БЖД) ― комплексная дисциплина. Она объединяет курсы, целью которых является защита человека и окружающей среды от воздействия различных по природе неблагоприятных факторов (НФ). Они возникают в среде обитания человека, как в обычных условиях, так и при чрезвычайных ситуациях. Объединение курсов, в которых изучаются эти аспекты жизнедеятельности («Охрана труда», «Охрана окружающей среды», «Гражданская оборона»), позволяет системно и более полно сформировать общую стратегию и принципы обеспечения безопасности человека и среды.

Теоретически БЖД должна формировать такие условия, при которых полностью исключено возникновение и воздействие источников НФ. На практике создать такие условия, во-первых, невозможно по техническим и экономическим причинам и, во-вторых, в этом нет необходимости, т.к. до определенного уровня эти факторы безвредны и безопасны для человека и биосферы. Целью БЖД является обеспечение допустимых уровней воздействия факторов среды на человека и предупреждение условий возникновения НФ. Реализация этой цели связана с решением задач, которые являются предметом изучения БЖД. К ним в первую очередь относятся:

· анализ объективных закономерностей и источников возникновения факторов, неблагоприятно влияющих на человека и среду;

· количественная оценка НФ на основе реакций человека и среды для определения их допустимых величин в нормальных и чрезвычайных ситуациях (ЧС);

· разработка принципов, методов и средств обеспечения безвредных и безопасных условий жизнедеятельности и сохранения природной среды, позволяющих снизить уровень воздействия НФ до допустимых величин;

· совершенствование правовых и организационных основ обеспечения БЖД.

Взаимодействие человека с окружающей средой носит постоянный двусторонний характер и является объективным условием существования отдельного индивидуума и развития общества в целом. Результатом взаимодействия является постоянное преобразование биосферы в техносферу. Техносфера является частью биосферы, созданной человеком для наиболее полного удовлетворения его жизненно важных социально-экономических потребностей. Преобразования происходят под действием антропогенной нагрузки на природу в целом или на ее отдельные экологические компоненты, т.е. основные материально-энергетические составляющие экологических систем (атмосферу, воду, почву, источники энергии) и биологические элементы (продуценты, консументы, редуценты). Помимо положительных результатов антропогенная нагрузка сопровождается негативными явлениями. К ним в первую очередь относятся:

· нанесение ущерба жизни и здоровью человека;

· деградация природной среды;

· возникновение техногенных аварий, катастроф и других ЧС.

Объективно развиваясь, техносфера стала представлять для человека серьезную опасность. С 1979 года ежегодный экономический ущерб от техногенных аварий превышает ущерб от природных катастроф.

В настоящее время проблемы безопасности жизнедеятельности человека, промышленной безопасности, охраны окружающей среды становятся по значимости сравнимыми с вопросами сохранения мира. Статистика свидетельствует о том, что число техногенных аварий и катастроф в мире ежегодно увеличивается на 10%. В России в последние годы этот показатель еще хуже — 30%-ный рост ежегодно.

На долю СССР в относительно «благополучные годы» приходилось 56% от всех аварий и катастроф в мире, а также более 50% всех погибших в результате катастроф. Такое положение сохранилось и в России, т.к. б́ольшая часть опасных производств и объектов бывшего СССР сосредоточено в РФ. Их около 100 тысяч, в том числе около 2300 ядерных и 3000 химических объектов обладают повышенной опасностью. Ситуация усугубляется тем, что для многих потенциально опасных объектов и производств характерна выработка проектных ресурсов и сроков службы. Дальнейшая эксплуатация приводит к резкому возрастанию технических отказов, что обусловлено старением материалов и повреждаемостью конструкций.

На территории России более 200 тыс. км магистральных трубопроводов, около 6000 технически сложных наземных объектов повышенной опасности: газораспределительные, компрессорные и насосные станции, резервуарные парки. 25% газопроводов и нефтепроводов выработали свой расчётный срок эксплуатации, поэтому уровень аварийности на объектах магистральных трубопроводов высок и продолжает расти.

Доминирующий характер опасности техносферы общеизвестен. По мировой статистике устойчивый приоритет для всех возрастных групп имеют смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и от онкологических заболеваний, а затем от несчастных случаев. Так как от заболеваний умирают главным образом пожилые люди, а от НС — трудоспособные люди молодого и среднего возраста, то у мужчин в возрасте от 15 до 36 лет НС в техносфере вообще являются главной причиной смерти. В РФ в 1990 г. на производстве произошло 660 тыс. НС, при этом погибли 8234 чел. Эта закономерность носит устойчивый характер — за 1998-2000 погибло 16 тыс. человек. За год в РФ происходит почти 200 тыс. ДТП и погибает около 28 тыс. человек (26567 в 2010 г., 27953 в 2011 г.). В 2005 г. смертность от НС составила 14,3 % (от сердечно-сосудистых заболеваний — 56,7%, от онкологических заболеваний —12,4%). Таким образом, смертность от НС в РФ вышла на второе место.

Существенно влияние негативных экологических факторов техносферы на качество жизни и смертность населения. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в июне 2007 г. опубликовала данные по воздействию окружающей среды на здоровье населения. Детальные расчеты показали, что экологически зависимая смертность в России достигает 20 % общей смертности и составляет 493 тыс. человек в год. 54 человека из тысячи россиян ежегодно погибает по экологическим причинам. По уровню смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и от заболеваний костно-мышечной системы Россия занимает первые места в мире[1], по онкологическим и нервно-психиатрическим заболеваниям – входит в число мировых лидеров. На начало 2007 года смертность в России в два-три раза превышала показатели европейских стран.

В 2007 г. Д. Медведев сообщил, что при существующем положении с безопасностью в РФ половина ныне родившихся не доживет до пенсионного возраста. По его же словам в 2008 г. 40 млн. россиян жили в загрязненной среде, из них 1 млн. — в среде опасной для здоровья.

По данным Минздравсоцразвития (2011 г.) экономические потери России от неблагоприятных условий труда каждый год составляют около 2 трлн. руб. или 4,3% от ВВП.

Велик ущерб и от природных факторов среды обитания. Ущерб мировой экономике от природных (наводнения, цунами, землетрясения) и техногенных катастроф в 2010 г. составил 226 млрд. дол, в 2011 году - 370 млрд. дол. Из них 210 млрд. пришлись на Японию.

Эволюция концепций БЖД

Долгое время организация безопасности человека и среды обитания строилась на основе концепции «нулевого риска» или «абсолютной безопасности». Концепция «нулевого риска» полностью исключает возможность негативного воздействия на человека и среду любых факторов и процессов, т.е. доминирующим является представление о том, что вполне реально создать средства защиты, которые обеспечат безопасность при любом развитии неблагоприятной ситуации.

Существует, однако, много причин, по которым эта концепцияне может быть реализована, и, главным образом, из-за непрерывного видоизменения или появления новых негативных техногенных факторов и опасностей (сложность), а также непостоянства характеристик техносферы и ситуаций, при которых они реализуются (подвижность).

Под сложностью техносферы понимается разнообразие и степень изученности действующих в ней негативных техногенных факторов. Степень изученности влияет на эффективность защитных мероприятий и, соответственно, на исход развития неблагоприятной ситуации.

По степени изученности негативных факторов техносферы ее сложность можно оценить как:

· низкую, с известными негативными факторами техносферы, которые полностью исследованы и последствия их воздействия не подвергаются сомнению (например, абсолютно известны дозовые пределы воздействия на биологические объекты различных видов излучения, концентрационные пределы многих вредных веществ, пороговые величины электрического тока, пороги акустического воздействия и т.д.);

· среднюю, с недостаточно известными факторами, которые еще не полностью изучены, поэтому существует определенный риск их негативного воздействия на человека и среду (такие факторы связаны, например, с использованием сотовой связи, генетически модифицированной продукции и т.д.). Риск— это уровень определенности, с которой можно прогнозировать результат при наличии множества случайных факторов. Он характеризует возможную вероятность негативного исхода при развитии неблагоприятной ситуации.

· высокую, с неизвестными факторами, которые объективно существуют и могут сопровождать пока не открытые природные и антропогенные процессы и явления, например, открытия деления урана (О. Ганн в 1938 г.), сверхтекучести гелия (П. Капица в 1938 г.), спонтанного деления тяжелых атомных ядер (Г. Флеров, К. Петржак в 1940 г.), лазера (Ч. Таунс, Н. Басов и А. Прохоров в 1955 г.), сверхпроводимости (Д. Бардин в 1957 г.)были сделаны только в 20 веке.

Подвижность техносферы — это состояния техносферы, определяемое скоростью изменения ее характеристик. Например, быстрые изменения происходят в авиационно-космической промышленности, производстве компьютеров, в биотехнологии и сфере телекоммуникаций. Менее заметны изменения в металлургии, горнодобывающих отраслях, производстве пищевых продуктов и т.д.

По состоянию техносферы ее подвижность характеризуется как:

· низкая, когда объекты техносферы и их характеристики длительное время практически не меняются; т.к. в этих изменениях нет необходимости;

· высокая, когда для удовлетворения возрастающих потребностей общества необходимы постоянные изменения и преобразования объектов техносферы и их характеристик.

Подвижность и сложность формируют уровень неопределенности техносферы. Неопределённость техносферы характеризуется относительным количеством и качеством информации о ней. Если информации мало и она не точна, то среда становится неопределенной. Соответственно, труднее прогнозировать развитие неблагоприятной ситуации и принимать эффективные меры защиты. Исходя из характеристик подвижности и сложности техносферы можно выделить четыре типа состояния техносферы (см. табл):

Основные типы состояния техносферы (по неопределенности). Табл.

 

Степень подвижности техносферы	Степень сложности техносферы
низкая	средняя	высокая
Факторы изучены	Факторы изучены недостаточно	Факторы не изучены
низкая (факторы не меняются)	Ситуация абсолютной определенности	Ситуация умеренной неопределенности	Ситуация абсолютной неопределенности
высокая (факторы постоянно меняются)	Ситуация умеренной неопределенности	Ситуация умеренно высокой неопределенности	Ситуация абсолютной неопределенности

· абсолютной определенности. Степень сложности и подвижности среды малы, преобладают условия определенности, риск деятельности минимальный, т.к. ситуация наиболее проста и предсказуема;

· умеренной неопределенности. Степень сложности среды средняя, а подвижность среды низкая. Условия риска существуют, но дальнейшее изучение факторов позволяет хорошо прогнозировать ситуацию и минимизировать риск;

· умеренно высокой неопределенности. Доминирует высокая подвижность среда, но степень сложности средняя или вообще отсутствует. Условия риска существуют, он высокий, но прогнозируемый. Риск деятельности возрастает, однако он компенсируется низкой сложностью среды;

· абсолютной неопределенности. Степень сложности и подвижности среды наибольшие. Из-за полной неизученности факторов техносферы, риск деятельности наибольший, он практически не прогнозируется. Такая ситуация возможна в начальный период использования новых процессов и явлений.

Практический анализ показывает, что, в основном, несчастные случаи, аварии, катастрофы и другие негативные явления имеют место при:

1. воздействии на человека, среду или объект известных факторов или процессов, но в новых условиях и ситуациях, когда сложно обеспечить абсолютную безопасность развивающейся ситуации;

2. воздействии недостаточно изученных факторов в стандартных условиях, (примером может быть негативное влияние сотовой связи на функционирование бортовых систем ЛА);

3. воздействии известных факторов в стандартных ситуациях, но при невозможности полного исключения неблагоприятного развития ситуации из-за недостаточности средств защиты.

Ситуации воздействия на человека (особенно в производственных условиях) новых, неизученных факторов маловероятны по определению (невозможно воздействие того, что на практике не используется).

Объективно во всех случаях техносфера характеризуется тем или иным уровнем негативного воздействия на человека и среду, поэтому мы сталкиваемся с непредсказуемостью развития ситуации и соответственно не можем полностью исключить негативные последствия. Рассмотренные ситуации отличаются по степени вероятности неблагоприятного исхода, но каждая из них характеризуется тем, что неблагоприятный исход возможен, что свидетельствует о неприемлемости концепции «нулевого риска» и исключает абсолютную безопасность.

Недостатками концепции «нулевого риска» являются также невозможность полной её реализации из-за чрезмерных материальных затрат, а также неподготовленность к эффективным действиям в чрезвычайной ситуации.

На смену концепции «нулевого риска» пришла концепция разумно достижимого уровня безопасности, или концепция «приемлемого риска», использующая принцип «предвидеть и предупредить». Эта общепризнанная в настоящее время концепция предусматривает возможность аварии и соответственно меры по предотвращению её возникновения и развития. Концепция приемлемого риска использует понятие «фоновый риск», то есть вероятность того, что человек погибнет в результате несчастного случая, преступления или иного «неестественного» события. Она базируется на четырех основных принципах:

· практическая деятельность не может быть оправдана, если выгода от этой деятельности в целом не превышает вызываемого ею ущерба;

· оптимальным считается вариант сбалансированных затрат на создание систем безопасности за счёт снижения уровня риска и выгоды, получаемой от хозяйственной деятельности;

· должен учитываться весь спектр существующих опасностей; вся информация о принимаемых решениях по управлению риском должна быть доступна населению;

· принцип экологических ограничений (обеспечение безопасности человека, живущего сегодня), достигается таким путём реализации, который не подвергал бы риску способность природы обеспечить безопасность и потребности будущих поколений человечества.

II. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Рис.2. Круговорот фосфора на суше

эпохи, содержат горные осадочные породы; в процессе разрушения и выщелачивания эти породы отдают фосфаты наземным экосистемам. Биоредуценты минерализуют органические соединения фосфора из отмерших организмов в фосфаты, которые через корневую систему вновь потребляют растения.

Существенные потери фосфора происходят в водоемах. Значительные количества фосфатов оказываются вовлеченными в круговорот воды, выщелачиваются и попадают в моря. Здесь они обогащают соленые воды, питают фитопланктон и связанные с ним пищевые цепи; затем вместе с отмершими остатками фосфаты погружаются в океанические глубины. Часть их, отлагающаяся в пределах досягаемости морских экосистем после окисления, используется ими, но вследствие недостатка кислорода (из-за небольшой скорости его диффузии) процесс разложения замедлен и бо́льшая часть минерализованного фосфора теряется в глубинных отложениях в виде нерастворимых соединений. Частичный возврат фосфатов на землю возможен и с помощью морских птиц (имеется в виду гуано, огромные залежи которого на побережье Перу указывают на то, что некогда морские птицы играли большую роль в его накоплении, чем теперь) и благодаря рыболовству (рыбу используют в качестве удобрения под посевы риса). Экономическая деятельность человека приводит к еще бо́льшему замедлению этого круговорота. Загрязнение воды приводит к существенному снижению скорости диффузии кислорода к донным осадкам (например, при наличии на поверхности воды пленки нефтепродуктов скорость диффузии снижается на порядки).

 

Рис.3. Круговорот фосфора Р в воде

Ежегодный вынос фосфора в Мировой океан составляет 1,4×10⁷ т, скорость обратного процесса переноса птицами и с продуктами рыбного промысла составляет ~10⁵ т в год. Поскольку запасы фосфора малы и круговорот его чувствителен к воздействию техногенных факторов среды, то их неблагоприятные изменения могут привести к серьезным и необратимым последствиям.

 

2.2. Преобразование биосферы

Основными причинами преобразования и разрушения биосферы являются:

· демографический взрыв;

· урбанизация населения;

· НТП, рост потребления энергии, промышленной продукции и использования транспорта;

· интенсификация с/х производства на основе химизации и мелиорации;

· экологически нерациональное ведение хозяйственной деятельности, ошибки планирования;

· аварии, катастрофы, военные учения, испытания, войны.

Демографический взрыв. За тысячу лет до новой эры на Земле было около 10 млн. людей, в 1900 г. — 1,7 млрд., в 2000 г. — 6,25 млрд.. Население Земли удваивалось в периоды: с 1650 по 1850 г. (200 лет), с 1850 по 1950 г. (100 лет), с 1950 по 1975 г. (25 лет). В настоящее время на Земле проживают 7,05 млрд. человек. 7-миллиардный житель Земли родился в Петропавловске-Камчатском в ночь на 31 октября 2011 г., в 00.19 по местному времени.

Демографический взрыв происходит из-за увеличения средней рождаемости и продолжительности жизни. Увеличению продолжительности жизни и соответственно среднего возраста населения способствует повышение ее комфортности. По данным «Международной исторической статистики 1750- 1980 г.г.» эти процессы имеют следующую тенденцию по годам:

Годы
Средняя продолжительность жизни в мире	36,2	64,5	72,5	84,9
Средний возраст населения Земли

Примечание. Средняя продолжительность жизни по России в 2011 году составила 70,3 года. Для мужчин — 64,3 года, и для женщин — 76,1.

Однако в странах с высоким уровнем жизни рождаемость снижается, например, согласно теории депопуляции в 2006 году Япония войдет в период отрицательного прироста населения и через 50 лет население сократится на 20 млн. человек. Но сокращение прироста в развитых странах компенсируется одновременным существенным увеличением рождаемости в менее развитых странах, особенно Азии и Африки.

По оценкам экспертов ООН, примерно половина ежегодного прироста населения планеты приходится на шесть стран: Индию, Китай, Пакистан, Нигерию, Бангладеш и Индонезию. 5.01. 2005 г. численность населения в Китае достигла 1,3 млрд. чел. Однако с огласно прогнозам The Economist к 2050 г. самой большой страной по населению станет Индия. Прирост населения, например, Индии в настоящее время составляет 1,5 млн. человек в месяц. Во многом это связано с проводимой Китаем политикой ограничения рождаемости на фоне отсутствия таковой у Индии. Таким образом, через 40 лет в Индии будет проживать более 1,614 млн. чел., в Китае же – 1,417 млн.

Страны с самым большим населением
Китай	1,33004 млрд.
Индия	1,148 млрд.
США	303,82 млн.
Индонезия	237, 5 млн.
Бразилия	196,3 млн.
Пакистан	172,8 млн.
Бангладеш	153,5 млн.
Нигерия	146,25 млн.
Россия	140,7 млн.

Механизм демографического взрыва в развивающихся странах детально изучен. Он стал закономерным следствием демографической ситуации, сложившейся в странах Азии, Африки и Латинской Америки в середине ХХ века. Для этой ситуации характерны две главные отличительные черты.

Во-первых, после завоевания политической независимости эти страны получили возможность более широко использовать достижения медицины, в частности в предупреждении различного рода заболеваний, особенно эпидемических. Благоприятно повлияли на снижение показателя смертности также первые успехи в сфере экономического развития. В результате смертность за очень короткое время снизился примерно в два раза.

Во-вторых, в отличие от смертности, рождаемость сохраняется на очень высоком уровне, так как продолжается традиционное демографическое поведение населения. Из 145 млн. детей, за год появляющихся на свет, 125 млн. рождаются в развивающихся странах (см. Приложение).

Именно такое несовпадение во времени (несинхронность) изменений в процессах рождаемости и смертности привело к возникновению небывалого до тех пор демографического взрыва в большинстве стран мира.

По прогнозам ООН, если каждая женщина родит по два ребенка, к 2300 г. на Земле будет 9 млрд. человек. Однако при отсутствии сопротивления среды и бесконтрольности этого процесса население Земли уже к концу ХХI века может возрасти до 28... 30 млрд. человек, что будет иметь катастрофические последствия (голод, деградация биосферы, массовые заболевания, разрушение человеческого сообщества).

Ученые установили, что для здорового существования на 1 человека должно приходиться 1 га нетронутой природы, т.е. на Земле должно жить не более 5 млрд. человек. По оптимистическим прогнозам (при стабилизации) численность человечества должна остановиться на 10 млрд. чел., что будет соответствовать достаточно полному удовлетворению потребностей человека и нормальному развитию общества.

Урбанизация. Этот процесс носит объективный характер. Он связан с развитием и ростом городов. Увеличивается удельный вес городского населения, сельская местность приобретает социальные и другие черты, характерные для техносферы, повышается роль городов в развитии общества.

По данным ООН в городах мира проживали: 3% населения в 1800 г., 41% (в 1980 г., к настоящему время проживает 51%. По прогнозам в 2010-15 г.г. коэффициент интенсивности урбанизации составит 2.1 % в год (см. Приложение).

Общая площадь урбанизированной территории Земли в 1980 г.равнялась 4,69 млн. км². К 2070 г. она составит 19 млн. км², т.е. 12,8% всей или 20 % жизнепригодной территории суши (всего на Земле 148,5 млн. км² суши и 95 млн. км² из них жизнепригодной).

Концентрация производства приводит к росту техногенного воздействия как на среду, так и на человека, поэтому для урбанизированных территорий характерен высокий уровень различных видов загрязнения и наличие специфических заболеваний (от стрессов, шума, энергетического воздействия и т.п.).

Население крупнейших мегаполисов (млн. чел.) к 2025 году
Токио	37,1
Сеул	23,9
Мехико	20,7
Нью-Дели	28,6
Сан-Паулу	21,7
Мумбаи (Бомбей)	25,8
Дакка	20,9
Нью-Йорк	20,6
Калькутта	20,1

До 1975 года в мире было всего три мегаполиса, число жителей в которых превышало 10 миллионов: Токио, Нью-Йорк и Мехико. К 2010 году число таких мегаполисов возросло до 21. Ожидается, что к 2025 году их число увеличится до 29 и 23 из них будут в развивающихся странах.

Среди мегаполисов особенно выделяется Токио. Это крупнейшая городская агломерация мира по численности населения (36,5 миллиона человек в 2009 году). К 2025 году Токио будет оставаться крупнейшим мегаполисом, число жителей которого достигнет 37,1 миллиона человек.

Пекин в пятерку лидеров вообще не попадет. Видимо, к тому времени скажется китайская демографическая реформа. Однако…[2]

НТП и рост энергетических и других потребностей. Потребление материальных и энергетических ресурсов идет более высокими темпами, чем растет численность населения, т.е. происходит увеличение среднего потребления на душу населения.

Во многих странах развитие энергетики достигается за счет все большего использования тепловых электрических станций ТЭС, сжигающих уголь, мазут и природный газ. Выбросы ТЭС весьма губительны для биосферы.

Каждые 12-15 лет объем промышленного производства возрастает в два раза и, соответственно, происходит удвоение выбросов в биосферу загрязняющих веществ. Загрязнение биосферы происходит также из-за массового использования двигателей внутреннего сгорания. Например, с 1960 до 1990 г. численность автомобильного парка в мире возросла со 120 до 429 млн. автомобилей.

В производство уже вовлечено 90 из 104 элементов периодического закона. В окружающей среде накопилось около 50 тыс. видов химических соединений, которые не могут быть преобразованы естественным путем в элементы круговоротов (это отходы пластмасс, пленок, изоляции и т.п.).

Интенсификация с/х производства. За год в почву вносится более 35 млн. тонн удобрений, что оказывает основное отрицательное воздействие на среду. Применение удобрений необходимо, т.к. с урожаем из почвы уносится огромное количество питательных веществ. Наиболее сильно истощают почву зерновые и картофель. Так, при мировом валовом сборе зерновых, равном ~1 млрд. т, из почвы выносится 33 млн. т азота. Негативные последствия связаны также с применением пестицидов. Мировой ассортимент насчитывает более 100 тыс. препаратов. Это:

· аракциды против клещей;

· альгициды от водорослей;

· арборициды от нежелательной древесной растительности;

· бактерициды против микробов;

· гербициды от сорных трав;

· инсектициды от насекомых;

· фунгициды от грибковых заболеваний;

· десиканты для подсушивания растений на корню и ускорения созревания.

Ежегодно на поля поступает более 4 млн. т пестицидов. Эти вещества опасны для человека — от прямого отравления ими за год в мире погибает до 10 тыс. чел.

Стойкие пестициды включаются в природные круговороты. С атмосферными потоками они разносятся на большие расстояния. Например, в Антарктиде в ледяном панцире накоплено более 2000 т ДДТ.

К этим причинам разрушения биосферы добавляются естественные (природные). Основной из них является эрозия почв. Из-за ветровой и водной эрозии, засоления и других причин в мире ежегодно теряется 5...7 млн. га пашен. За последнее столетие из оборота выведено ~ 2 млрд. га плодородных земель.

 

Экологический кризис

В системе «человек – биосфера» действуют различные факторы чрезмерной опасности, приводящие к экологическому кризису:

· использование человеком источников энергии преимущественно внутренних по отношению к биосфере (органическое топливо) и технологий, активно загрязняющих среду. Это приводит к нарушению экологических круговоротов основных и лимитирующих элементов, кризису редуцентов в виде парникового эффекта, разрушения озонового слоя и т.д.;

· значительная разомкнутость хозяйственных циклов, дисбаланс в потреблении ресурсов и их естественном восстановлении. Это приводит, во-первых, к обеднению и истощению природы и, во-вторых, к накоплению отходов, загрязняющих среду. Все это нарушает природное экологическое равновесие и негативно влияет на глобальные круговороты веществ;

· использование помимо естественных искусственно синтезируемых веществ также ведет к нарушению экологического равновесия и возрастанию токсичности окружающей среды;

· разрушение биосферы, сопровождающееся уничтожением структурного многообразия биосферы, гибелью многих организмов и целых видов, и ведущее к серьезным нарушениям экологической стабильности.

Под экологическим кризисом понимается та стадия взаимодействия между обществом и природой, когда предельно обостряются противоречия между экономикой и экологией, т.е. экономическими интересами общества и ресурсно-экологическими возможностями биосферы. Это процесс не только усиления воздействия человека на природу, но и резкого увеличения влияния природы на общественное развитие. Кризис не следует путать с экологической катастрофой. Кризис это обратимое состояние, которое характеризуется качественным преобразованием биосферы и обновлением живого вещества. В истории человечества выделяются такие кризисы как:

· изменение среды обитания, вызвавшее появление антропоидов — непосредственных предков человека;

· обеднение ресурсов, доступных примитивному человеку, что привело к возникновению простейших технологий. Например, выжиганию растительности для лучшего ее роста;

· засоление почв, деградация плодородных земель, что привело к развитию неполивного земледелия;

· антропогенные, связанные с массовым уничтожением крупных животных (кризис консументов), сокращением растительных ресурсов (кризис продуцентов), глобальным загрязнением среды (кризис редуцентов).

Продуценты — организмы, превращающие под воздействием солнечной энергии неорганические соединения в органическую пищу биосферы (высшие растения, водоросли, некоторые бактерии);

Консументы — организмы, питающиеся органическим веществом (все животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения);

Редуценты — организмы (бактерии и грибы), превращающие органические остатки биомассы в неорганические (минерализация).

Для современного этапа развития общества характерно малоэффективное использованием ресурсов. За год на 1 человека из недр извлекается более 20 т сырья. Из них только ~ 2% превращаются в полезный продукт, а 98% составляют отходы. Большая часть из них — неиспользуемые отходы, т.е. вторичные ресурсы, для которых в настоящее время отсутствуют условия использования. Из среды изымаются природные элементы, а возвращаются не свойственные ей соединения, т.е. нарушается естественное соотношение действующих химических элементов. Ежегодно 5,2 млн. чел. (из них 4 млн. детей) умирают от заболеваний, вызванных неправильным удалением сточных вод и твердых отходов. К 2025 г. объем и расходы на удаление отходов возрастут в 4...5 раз. Ежегодно образуется более 200 тыс. м³ радиоактивных отходов и отработанного ядерного топлива.

К глобальным последствиям экологического кризиса, связанным с кризисом редуцентов, относятся нарушение парникового эффекта и разрушение озонового слоя. Главную роль в тепловом состоянии Земли играет солнечная радиация. На нее приходится 99,8% и только 0,2% на земные источники. Атмосфера оказывает экранирующее воздействие на теплообмен и поэтому ее состояние существенно влияет на его интенсивность. Основная часть солнечной энергии поступает к поверхности Земли в оптическом диапазоне, а отраженная от поверхности – в инфракрасном. Если в оптическом диапазоне атмосфера «прозрачна», т.е. не поглощает излучение, то в инфракрасном она интенсивно поглощает излучение многоатомными (более трех атомов в молекуле) газами (СО₂, Н₂О, СН₄, О₃ др.) и пылью, которые находятся в атмосфере[3]. Возникает так называемый «парниковый эффект». Увеличение содержания газов ведет к тому, что отраженная энергия задерживается в атмосфере в больших количествах.. Последствием этого процесса является рост температуры атмосферы — по прогнозам через 100 лет средняя температура в Арктике достигнет 4-5°С, к 2030 г. она может повыситься на 1,5...4,5°С. Площадь льдов Арктики за последние 100 лет уменьшилась на 20%, а толщина льда уменьшилась вдвое за последние 40 лет. Исчезает шельфовый лед в Антарктиде— за 40 лет на 50 км отодвинулась граница шельфа. Особенно опасно то, что шельф как барьер сдерживает полярные льды от сползания в океан. К 2050 г. Земля может остаться без полярных льдов. Это опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря. Так, прогнозируемое повышение уровня моря к 2100 г. на 2 м приведет к затоплению 5 млн. км