Антропогенное загрязнение литосферы

 

Другим газом, создающим  парниковый эффект на планете, является метан. Рост его концентрации в воздухе  подтвержден экспериментально путем  анализа пузырьков газа в полярных льдах. Основная природная причина  образования метана — деятельность особых бактерий, разлагающих в анаэробных условиях (без доступа кислорода) углеводы. Это происходит прежде всего на болотах и в пищеварительном тракте животных. Метан образуется в кучах компоста, на свалках, рисовых полях (везде, где вода и грязь изолируют остатки растений от доступа воздуха), а также при добыче ископаемого топлива.

 

Помимо диоксида углерода и метана к парниковым газам относятся  хлорфторуглероды (фреоны) и их заменители, гемо-оксид азота и гексафторид серы.

 

В целом наличие такого явления, как парниковый эффект, для  биосферы полезно. Полное отсутствие этих газов в атмосфере привело  бы к снижению температуры у поверхности  Земли примерно на 30—33 °С, и она, как и Луна, была бы бесплодна, сильно нагреваясь днем и переохлаждаясь ночью. В то же время, имей Земля атмосферу Венеры (более чем на 95% состоящую из С02), парниковый эффект привел бы к такому сильному перегреву, что жизнь также была бы невозможна.

 

 

2. Воздействие на биосферу  физических факторов

 

На биосферу Земли постоянно  воздействуют, наряду с химическими, многочисленные физические факторы. Значимость воздействия этих факторов антропогенного происхождения достаточно ощутима и продолжает увеличиваться, а в ряде случаев физическое воздействие на конкретные экосистемы значительно превышает химическое. Наиболее широко известны примеры радиационного загрязнения.

 

Физическое загрязнение  связано с отклонением за пределы  нормального диапазона колебаний  параметров (уровня) физических абиотических факторов среды обитания. Теоретически это относится абсолютно ко всем климатическим и топографическим  экологическим факторам. Реально  в наше время ощущается антропогенное  воздействие на такие физические факторы, как температура, уровень  звука и вибрации, интенсивность  различных электромагнитных излучений, включая ионизирующее и световое. Это воздействие стало столь  значительно, что соответствующие  физические загрязнения выходят  за рамки локальных и ощущаются на глобальном уровне.

 

Тепловое загрязнение. Оно  является результатом рассеивания  в окружающей природной среде  теплоты, выделяющейся в многообразных  тепловых процессах, прежде всего связанных  со сжиганием топлива. По существующим оценкам ежегодно в мире сжигается  до 5 млрд. т угля, 3,2 млрд. т нефти, т.е. высвобождается более 2 • 1020 Дж тепловой энергии, которая меняет температурный  режим воздушной и водной среды, а также динамику происходящих там  процессов. Замена тепловых теплоэлектростанций  на атомные, уменьшая до некоторой степени  химическое загрязнение среды, одновременно увеличивает тепловое загрязнение. Помимо влияния на общебиосферный процесс глобального потепления тепловое загрязнение локально воздействует на водные экосистемы. Именно повышение температуры воды способствует:

 

•  превышению критических  значений для «стенотермных» стадий жизненных циклов водных организмов;

 

•  усилению восприимчивости  организмов к токсическим веществам (непременно присутствующим в загрязненной воде);

 

•  замене обычной флоры  водорослей менее желательными синезелеными водорослями;

 

• снижению количества кислорода  в воде из-за уменьшения его растворимости.

 

В промышленных районах количество вырабатываемой анергии столь велико, что соизмеримо с интенсивностью излучения Солнца на эту же площадь. Поэтому там образуются «острова тепла» и формируется особый микроклимат. Это явление характерно для городов, крупных населенных пунктов и  особенно для мегаполисов.

 

Электромагнитное загрязнение. Оно возникает в результате изменения  свойств среды и значительного (порой в сотни раз) превышения интенсивности излучения антропогенных источников относительно природного фонового излучения. Особенно важное значение оно приобретает в связи с интенсивным развитием электронных систем управления, работа которых может быть серьезно дезорганизована.

 

Существенная особенность  искусственных источников электромагнитного  загрязнения биосферы в отличие  от природных — высокая когерентность (частотная и фазовая стабильность) и большая интенсивность излучения  в тех или иных областях частотного спектра.

 

Эффект биологического действия зависит от количества поглощенной  энергии, частоты и геометрических размеров поглощающего объекта. В диапазоне  сверхвысоких частот (СВЧ) поглощается 40—50% падающей энергии (остальное отражается), глубина проникновения в биологические  ткани равна примерно 1/10 длины  волны.

 

Неионизирующие излучения  поглощаются биологическими системами; при этом электромагнитная энергия  трансформируется в кинетическую, вызывая общий нагрев тканей по всей глубине проникновения внутрь организма. Если количество поступающей энергии превышает допустимое количество энергии, которое может быть отведено механизмом терморегуляции теплокровных животных, то ее избыток вызывает постепенное повышение температуры тела. Это сначала ведет к нарушению функционирования соответствующих органов.

 

Наиболее высока чувствительность организмов к многократным воздействиям электромагнитных полей, когда начинает проявляться кумулятивный эффект; реакция  возникает в результате ряда действий, каждое из которых самостоятельно не вызывает реакции. Такие суммарные эффекты наблюдаются и при длительном непрерывном воздействии электромагнитных излучений.

 

Ионизирующее (радиационное) загрязнение биосферы. Это загрязнение  связано с превышением естественного  уровня ионизирующих излучений. Ионизирующее загрязнение включает и радиоактивное  загрязнение среды из-за превышения природного уровня содержания радиоактивных  веществ.

 

Источники ионизирующего  загрязнения — это предприятия  атомной промышленности и энергетики, медицинские, биологические и другие учреждения, использующие радиоактивные  препараты и изотопы, приборы  медицинской и технической (рентгеновской) диагностики, а также ядерные  взрывы. Искусственное ионизирующее излучение (электроны, позитроны, протоны, нейтронные и другие атомные ядра и элементарные частицы, а также  электромагнитное излучение гаммарентгеновского и оптического диапазонов) возникает преимущественно на созданных человеком ускорителях заряженных частиц.

 

С развитием телевидения  и особенно с широким внедрением компьютерной техники (в том числе с появлением ее в быту) обострилась проблема воздействия ионизирующих (в том числе рентгеновских) излучений на человека, потому что электронно-лучевые трубки телевизионных приемников и видеомониторов являются источниками этих излучений.

 

Загрязнение почвы. Человек  интенсивно воздействует на верхнюю  часть твердой оболочки Земли. Преимущественно  это воздействие приходится на верхний  плодородный слой литосферы —  почву, благодаря которой человечество удовлетворяет основную часть своих  потребностей в продуктах питания. Плодородные земли относятся  к условно возобновимым ресурсам, однако время, необходимое для их восстановления, т. е. формирования плодородного слоя, достаточного для сельскохозяйственного использования, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет.

 

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит  в аккумулировании органического  вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это  звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому  чрезвычайно важно изучение глобального  биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и  изменения под влиянием антропогенной  деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение  пестицидами.

 

Основное условие формирования высоких урожаев — наличие  в почве питательных элементов  в доступных формах и в должном  соотношении. Основными биогенными элементами являются углерод, азот, фосфор, калий и т. д. Естественные биоценозы  — это устойчивые саморегулирующиеся системы, тогда как агробиоценозы  — это системы с разрушенными обратными связями, которые могут  существовать; только при целенаправленной регулирующей деятельности человека.

 

Интенсификация сельскохозяйственной деятельности человека и прежде всего  химизация вызывают изменения в  устоявшихся процессах превращения  веществ и энергии в природе. Значительные потери веществ, например азота, происходят в результате их улетучивания из почвы и вымывания. К началу нового тысячелетия ожидаемые на планете потери азота, входящего в состав удобрений, составили более 40 млн. т/г. Обогащение биосферы азотом за счет удобрений опасно, так как это ведет к накоплению токсичных азотсодержащих органических соединений.

 

К канцерогенным соединениям, появление которых обусловлено  неправильной химизацией сельского  хозяйства, относятся n-нитрозосоединения. Как правило, они вызывают образование злокачественных опухолей печени, желудка, легких и других органов, обладают мутагенным и эмбриотоксическим действиями.

 

Фосфор — важнейший  биогенный элемент, и его дефицит  резко снижает продуктивность растений. Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почве. Восполнение  потерь возможно только путем внесения фосфорных и органических удобрений. В круговорот фосфора в биосфере вовлечены почва, вода и растения.

 

 

Подкисление почв, вызываемое выпадением кислотных осадков, переводит  фосфор в формы, недоступные для  растений.

 

Высокое естественное содержание калия в почвах обычно не лимитирует урожаи, однако в ряде природных  зон повышенные дозы азота и фосфора  на сельскохозяйственных угодьях приводят к отрицательному балансу калия.

 

Сегодня человечество уже  не может использовать экстенсивный путь развития сельского хозяйства, в то же время интенсивный путь, основанный на поддержании и повышении  плодородия почв, связан с обязательным применением удобрений. Однако при  нарушении технологии использования  удобрений их неблагоприятное воздействие  на окружающую природную среду многосторонне сказывается на различных компонентах биосферы. При этом может происходить:

 

•  нарушение круговорота  и баланса питательных веществ, снижение плодородия почв;

 

•  снижение урожаев сельскохозяйственных культур и качества продуктов;

 

•  развитие грибковых  и других заболеваний растений, рост сорняков из-за нарушения соотношения  макро- и микроэлементов в почве;

 

•  попадание питательных  элементов удобрений и почвы  со стоками в грунтовые воды, а  далее в поверхностные водоемы, что вызывает их эвтрофикацию;

 

Одним из видов антропогенного воздействия на почву является усиление (ускорение) процессов водной и ветровой эрозии. Эрозия — процесс разрушения и переотложения почвенных частиц воздушными или водными потоками. Эрозия почвы происходит и в естественных условиях, однако она значительно ускоряется вследствие антропогенного воздействия на экосистемы, выражающегося в чрезмерной и неправильной распашке земли, в том числе без учета рельефа, сведения лесов, непроведения противоэрозионных агрохимических мероприятий.

 

В зависимости от причин возникновения  этого процесса различают ветровую, водную и техногенную эрозию. Водная эрозия может быть плоскостной, при  которой разрушается поверхностный  слой почвы, и линейной, вызывающей процесс разрушения почвенного профиля  в глубину и почвообразующих  пород. Борьбе с эрозией почв способствует безотвальная, обработка земли, контурная  и полосная вспашки, террасирование, создание ветрозащитных полос.

 

Ущерб плодородию почв наносят  нерегулируемые ливневые осадки и паводки, ненормированный выпас скота, распашка целинных и залежных земель, проводимая без учета возможной эрозии. Большая  часть унесенного слоя оседает в  реках, озерах и искусственных водоемах, что наносит ущерб водным биоценозам. Большие территории ранее плодородных  целинных земель, освоенные под пашню, становятся бесплодными из-за неправильной обработки.

 

Усилению эрозии почвы, обмелению  рек и озер способствует вырубка  лесов.

 

Химическое загрязнение  природных вод. Всякий водоем или  водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают  влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные  природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний  является привнесение в водную среду  новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.

 

Загрязнения, поступающие  в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы) , так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды) .

 

Неорганическое загрязнение  Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских  вод являются разнообразны химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

 

Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют  не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос  в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн. т./год. Сточные  воды, содержащие суспензии органического  происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии  заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность  данных микроорганизмов, участвующих  в процессе самоочищения вод. При  гниении данных осадков могут  образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие  как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке.