Антропогенные факторы (теория)

Загрязнение окружающей среды — нежелательное изменение её свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Источники загрязнения среды различны: добыча природных ресурсов, промышленное производство, возвращение в природу огромной массы отходов хозяйственной деятельности человека. В настоящее время выделены пять типов нарушенных экосистем, которые в результате большого объёма промышленных выбросов и последствий воздействия уже накопленных токсичных веществ в растениях и почвах расширяются.

• 1) Зона полного разрушения экосистем (техногенная пустошь) подвергается наибольшему загрязнению. При массовых выбросах или неблагоприятных метеорологических условиях концентрация в воздухе сернистого газа и металлов может на много превышать порог устойчивости хвойных и даже лиственных пород деревьев к воздействию токсикантов. Большое количество загрязняющих веществ вымывается из атмосферы осадками. Подобные техногенные нагрузки лесотундровые и северотаёжные экосистемы не выдерживают и полностью разрушаются. На большей части такой территории почвенно-растительный покров разрушен и смыт. Увеличивается число оврагов, мелкие озёра и ручьи пересыхают.
• 2) Зона сильно разрушенных экосистем — техногенная берёзово-криволесная лесотундра. В этой зоне наблюдаются высокие концентрации сернистого газа, а также повышенное содержание металлов в воздухе. В дождевой воде тоже отмечается высокое содержание соединений серы и металлов. В древостое преобладают отмирающие деревья. Средняя продолжительность еловой хвои — 1 — 3 года (вместо 11 — 13 лет в нормальных условиях). Возобновление деревьев отсутствует. Обнажённость почвы достигает 50 — 90%; болота, ручьи, озёра мелеют и иссушаются.
• 3) Зона частичного нарушения экосистем. Внутренние контуры зоны удалены от предприятия на 15 — 20 км. Здесь повышенное содержание загрязнителей в воздухе возникает при неблагоприятных метеорологических условиях и может сохраняться в течение нескольких суток. Содержание сульфатов и цветных металлов в хвое сосны и ели в 80 — 160 раз выше фонового. Возобновление елей очень слабое, обычно хвоя на деревьях поражена.
• 4) Зона начальной стадии нарушения экосистем. Концентрация никеля и меди в одно — и двухгодичной хвое значительно превышает фоновые значения. Развит некроз (болезнь) хвои.
• 5) Зона самой начальной стадии деградации. Занимает 40 — 50 тыс. км2, охватывая индустриально развитую часть Мурманской области. Видимых признаков поражения растительности здесь почти не наблюдается, однако, концентрации тяжёлых металлов в хвое сосны и ели в 5 — 10 раз превышают фоновые. Кроме того, эти огромные территории подвержены антропогенному воздействию — вытаптыванию, пожарам, рубкам и т. д. Всё это свидетельствует о печальной перспективе лесов 5ой зоны.

Воздействие человека на природу происходит комплексно, оно охватывает одновременно все экосистемы. Для упрощения изучения последствий человеческой деятельности рассматривают влияние людей на атмосферу, литосферу, гидросферу.

1) Загрязнения атмосферы. Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.

По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными, процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека. С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные загрязнения.

Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов.

Источники атмосферных загрязнений многочисленны:

загрязнение воздуха оксидами углерода. При неполном окислении углерода образуется бесцветный, не имеющий запаха газ — окись углерода (угарный газ). В городском воздухе окись углерода содержится в большей концентрации, чем любой другой загрязнитель. Однако, поскольку этот газ не имеет не цвета, ни запаха, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его.

Самым крупным источником окиси углерода в наших городах является автотранспорт. Свыше 90% окиси углерода попадает в воздух вследствие неполного сгорания углерода в моторном топливе.

Содержание двуокиси углерода (углекислого газа) в атмосфере увеличивается самыми разными путями. При вырубке лесов уничтожаются деревья, которые усваивают углекислый газ в процессе фотосинтеза. При производстве бетона из известняка образуется некоторое количество CO2. Но наиболее существенная часть углекислого газа образуется при сжигании топлива на воздухе. Установлено, что количество углекислого газа в атмосфере с каждым годом увеличивается. Повышенное содержание оксида углерода чаще всего отмечалось вблизи автомагистралей в безветренную холодную погоду, которая способствует наибольшему загрязнению воздуха выбросами автотранспорта.

загрязнение воздуха оксидами серы. Соединения серы поступают в воздух в основном при сжигании богатых серой видов горючего, таких, как уголь и мазут.

В городах области, по данным Мурманского УГМС, содержание диоксида серы ниже уровня допустимой нормы, но наблюдается некоторое увеличение средних концентраций в зимние месяцы в период отопительного сезона по сравнению с летними. Сернистый газ является приоритетным загрязнителем воздуха большинства населённых пунктов Мурманской области.

загрязнение воздуха оксидами азота. Окись азота может образовываться в природе при лесных пожарах, однако высокие концентрации оксидов азота в городах и в окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. При высокотемпературном сгорании ископаемых видов топлива происходит реакции двух типов, в результате которых образуются оксиды азота. К первому типу реакций относится реакция между кислородом воздуха и азотом, содержащимся в топливе; при этом образуются оксиды азота. В угле содержание азота обычно составляет около 1%. В нефти и газе — всего лишь 0,2 — 0,3%; именно этот азот окисляется кислородом воздуха.

Ко второму типу реакций относятся реакции между кислородом воздуха и азотом, содержащимся в воздухе; при этом также образуются оксиды азота. Поэтому, даже если в исследуемом топливе вообще не содержится азот, все равно при его горении образуются оксиды азота. Оксиды азота образуются при сгорании любых видов топлива — природного газа, угля, бензина или мазута. Приблизительно 95% годового выброса оксидов азота в атмосферу — это результат сжигания ископаемого топлива. Около 40% общего объема выбросов приходится на автомобили и другие виды моторного транспорта. Примерно 30% приходится на сжигание природного газа, нефти и угля в топках электростанций. Сжигание ископаемого топлива для осуществления различных производственных процессов в промышленности добавляет еще 20%. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты — еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу, правда, не связанные со сжиганием топлива.

кислотные дожди. Кислотный дождь — это результат присутствия в атмосфере оксидов серы и оксидов азота. Двуокись серы и окись азота в атмосфере быстро вступают в химические реакции. Двуокись серы окисляется до трехокиси, которая затем растворяется в капельках воды с образованием серной кислоты. Окись азота окисляется до двуокиси, которая тоже растворяется в капельках воды с образованием азотной кислоты. Эти две кислоты, а также соли этих кислот и обусловливают выпадение кислотных дождей.

загрязнение воздуха частицами. Частицы, взвешенные в воздухе, — еще одно серьезное загрязнение атмосферы. В отличие от других загрязнений частицы очень разнородны по своему химическому составу. В воздухе находятся в виде взвеси многие твердые и жидкие компоненты, весьма различные по происхождению. Движение транспорта, сжигание топлива, промышленные процессы и выбросы твердых отходов — все эти источники дают вклад в загрязнение атмосферы твердыми частицами.

Следует отметить, что повышенное содержание взвешенных веществ наблюдается зимой в период отопительного сезона.

загрязнение воздуха фреонами. Фреоны (хлорфторметаны) широко применяются в химии и быту: холодильниках, кондиционерах, аэрозольных упаковках. Сами по себе они не токсичны, но весьма стойки и рано или поздно за счет турбулентных движений воздуха попадают в стратосферу. Там, на высоте 20 — 25 км, где содержание озона максимальное, фреоны распадаются под действием солнечного ультрафиолета с образованием свободного хлора. Последний усиливает процесс естественного разрушения озона. Часто говорят, что одной молекулы хлора достаточно, чтобы уничтожить до 10 тыс. молекул озона (по другим оценкам — до 100 тыс.). Тем более что фреоны, попавшие в атмосферу, могут существовать в ней очень длительное время.

Кроме уничтожения озона фреоны оказывают влияние на развитие парникового эффекта. Так каждая молекула фреона (состоящая из атомов хлора, фтора и углерода), по данным американских ученых, в 20 тыс. раз более эффективна в удержании тепла, чем двуокись углерода.

загрязнение воздуха формальдегидами. Значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха городов области формальдегидом вносят предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, автотранспорт.

Увеличение содержание формальдегида наблюдалось зимой в период активной антициклональной циркуляции, способствующей накоплению загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, и летом вблизи автомагистралей при возрастающей солнечной радиации.

Среднегодовая концентрация формальдегида в городах области превышает санитарную норму: в г. Мончегорске — 1.6 ПДК. В г. Мурманске загрязнение атмосферного воздуха значительнее в восточной части города. Средняя концентрация за год на востоке города — 0.005 мг/м3 — выше уровня ПДК и больше средних концентраций формальдегида в других районах.

загрязнение воздуха металлами. В Мурманске содержание металлов в атмосфере ниже уровня санитарной нормы.

Значительный вклад в загрязнение воздуха во всех населённых пунктах области вносит автотранспорт. Контроль за токсичностью выбросов автотранспорта, особенно личного, явно не достаточен. Необходимо ускорить перевод автотранспорта на газовое топливо, построить газонаполнительные станции в городах Мурманске, Мончегорске, Апатитах, Кандалакше.

Существенно уменьшить загрязнение воздуха в населённых пунктах можно путём ликвидации мелких котельных. Для этого должна быть решена проблема централизации теплоснабжения.

Однако, очевидно, что улучшение экологической обстановки в области в целом может быть достигнуто только при значительном сокращении выбросов (не менее, чем в 10 раз) сернистого газа и тяжёлых металлов комбинатами «Североникель» и «Печенганикель» .

2) Загрязнения почв. Загрязнения почвенного покрова происходит в результате образования миллионов гектаров нарушенных земель, возникающих в процессе строительства и горных разработок. Так называемые «бедленды» («дурные земли»), полностью или почти полностью потерявшие свою продуктивность, занимают 1% поверхности суши. Еще более важная причина загрязнения — промышленные и сельскохозяйственные отходы. В роли главных загрязнителей выступают металлы и их соединения, удобрения, ядохимикаты, радиоактивные вещества. Все более сложной становится проблема накопления бытового мусора; огромные мусорные свалки стали характерным признаком городских окраин. Не случайно на Западе по отношению к нашему времени иногда применяют термин «мусорная цивилизация» .

В почву загрязнения могут попадать вместе с атмосферными осадками, осаждаясь в виде пыли и аэрозолей, при непосредственном поглощении почвой газообразных соединений, с растительным опадом.

Важно помнить про эрозию почв — разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия — смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1−2°. Водной эрозии спо­собствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наибо­лее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воз­действием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы неве­лика: от 30 см в тундре до 160 см — в западных черноземах.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, сни­жении и повышении их плодородия.

К веществам, всегда имеющимся в почве, но концентрация которых может возрастать в результате деятельности человека, относятся металлы, пестициды. Из металлов в почве часто обнаруживают избыточные концентрации свинца, ртути, кадмия, меди и других металлов.

Не последнюю роль в загрязнении почв играют кислотные дожди.

3) Загрязнения водоёмов. Загрязнение водоёмов происходит прежде всего в результанте сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не столько в росте непосредственного водозабора главная причинна обострения проблемы пресной воды.

Существенно влияют на водоёмы кислотные осадки. Они изменяют химический состав поверхностных вод, подкисляют их, угнетают популяцию рыб, выщелачивают токсичные металлы из почв, снижают рост лесов, увеличивают заболеваемость растений, ускоряют коррозию металлов, что приводит к их быстрому разрушению.

В Мурманской области выявлена тенденция к закислению поверхностных вод. Закислению подвержены некоторые малые горные и тундровые озёра в центре и на севере Кольского полуострова.

4) Радиоактивное загрязнение. Радиоактивное загрязнение биосферы является одним из самых опасных. Главный источник радиоактивного загрязнения окружающей среды — испытания ядерного оружия, аварии на атомных электростанциях и на предприятиях, а также радиоактивные отходы. Естественная радиоактивность, включая радон, также вносит вклад в уровень радиоактивного загрязнения.

Ядерные взрывы по общепринятой классификации подразделяют на наземные (на поверхности Земли или небольшой высоте), воздушные, высотные, космические, подводные и подземные. Наиболее опасными в настоящее время стали наземные взрывы большой мощности, поскольку радиоактивные продукты выбрасываются в тропосферу в значительных количествах и оседают на поверхности Земли. В результате огромные территории суши и океана подверглись антропогенному радиоактивному загрязнению, уровень которого в ряде районов значительно превышает природный фоновый уровень.

В настоящее время вся территория нашей планеты подвержена различным антропогенным влияниям. Серьёзный характер приобрели последствия разрушения биоценозов и загрязнения среды. Вся биосфера находится под всё более усиливающимся давлением деятельности человека. Актуальной задачей становятся природоохранные мероприятия.