Геоэкология как наука, отражающая взаимоотношения общества и природы

Загрязнение атмосферы может быть естественным и антропогенным (техногенным). Естественное загрязнение воздуха  вызывается такими природными процессами: вулканизм, ветровая эрозия,  массовое цветение растений, дым от степных и лесных пожаров.

Антропогенное загрязнение связано  с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит  природное загрязнение.

В зависимости от масштабов распространения  выделяют  местное, региональное и глобальное загрязнения атмосферы. Местное 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 планетарным изменением состояния атмосферы.

Выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: газообразные (оксиды серы, азота и углерода), жидкие (кислоты, щелочи, соли), твердые (органическая и неорганическая пыль,   сажа, смолистые вещества).

Главные загрязнители атмосферного воздуха  – оксиды серы, азота, углерода и твердые частицы: на их долю приходится около 98%  в общем объеме выбросов вредных веществ.

Помимо этого в атмосфере  городов наблюдается еще более 70 наименований веществ, среди которых формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол и др.

Основной вклад в загрязнение  вносит теплоэнергетика, металлургические предприятия, нефтедобыча и нефтехимия, автотранспорт.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха происходит и при  добыче и переработке минерального сырья, при сжигании мусора и горении пород в горных отвалах.

В сельских районах источниками  загрязнения  атмосферы являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству  мяса.

Под трансграничным загрязнением атмосферы  понимают загрязнения, переносимые с территории одной страны на территорию другой.

2 Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами – от прямой и немедленной угрозы (смог) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Пыль, содержащая оксид кремния,  вызывает силикоз.

Среди взвешенных частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в легких, засорять слизистые оболочки.

Выбросы свинца, бенз(а)пирена, мышьяка кадмия, фосфора угнетают кроветворную систему.

Загрязняющие вещества поражают и  растения, проникая внутрь клеток и разрушая  их структуру. Особенно опасен диоксид серы, под воздействием которого гибнут деревья, в первую очередь хвойные – сосна, ель, пихта, кедр.

Наблюдается и изменение климата. В атмосфере накапливаются парниковые газы:   диоксид углерода, метан, хлорфторуглероды, озон, оксиды азота. Парниковые газы препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли и атмосфера действует как крыша теплицы.

Следствием увеличения концентрации парниковых газов является нарушение климатического равновесия и рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. Экологические последствия могут быть катастрофичными: возможно повышение уровня Мирового океана вследствие таяния полярных льдов, затопление приморских равнин (более 30 стран), деградация многолетнемерзлых пород, заболачивание обширных территорий.

Важнейшим фактором  антропогенного воздействия на глобальный климат является деградация биосферы.

На конференции ООН в Киото (1997 г.)  рядом стран  был подписан Киотский протокол, по которому страны-участницы должны выбрасывать в атмосферу антропогенный углекислый газ не более, чем они выбрасывали его в 1990 году.

Другая проблема -  уменьшение концентрации озона в атмосфере. В 1985 году было отмечено, что над Антарктидой слой озона уменьшился на 50%. Идет повсеместное снижение количества озона в воздухе. Это ослабляет защитные свойства атмосферы. Одним из наиболее опасных в этом плане веществ является хлорфторуглерод.

Согласно протоколу Монреальской конференции (1991)  предусматривается значительное снижение выбросов хлорфторуглеродов.

Кислотные дожди способствуют выщелачиванию  из почвы необходимых растениям питательных веществ.  Снижается устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще большей деградации экосистем.

Под действием  кислотных осадков  происходит закисление озер,  что  влечет за собой гибель планктона, водорослей; озера становятся безжизненными. Это имеет место в  промышленно развитых странах, где высокая концентрация соединений серы в атмосфере.

3 Защита воздушного бассейна осуществляется путем экологизации технологического процесса, очистки газовых выбросов от вредных примесей, рассеивания газовых выбросов, устройства санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочных решений.

Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна от загрязнения – экологизация технологических процессов. Прежде всего это создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ.

Эта мера предусматривает создание непрерывных  технологических процессов, предварительную очистку топлива  или замену его более экологичными видами,  применение гидрообеспыливания, перевод на электропривод различных агрегатов, рециркуляцию газов и др.

Первоочередная задача – борьба с загрязнением атмосферного воздуха  отработанными газами автомобилей. Ведется активный поиск более  чистого топлива, чем бензин (водород, аммиак, метанол газовое топливо). Созданы модели автомобилей, работающих на энергии солнца и на электричестве.

Повсеместно используются различные  методы очистки отходящих газов  от аэрозолей и токсичных  газо- и парообразных примесей (оксиды азота, серы).

Для  очистки выбросов от аэрозолей  применяют различные типы устройств в зависимости от степени  запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки. Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли.

Мокрые пылеуловители  (скрубберы, турбулентные газопромыватели) требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхности капель под действием сил инерции и броуновского движения.

Фильтры  тканевые и зернистые  способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли размером до 0,05 мкм. Особенно эффективные рукавные фильтры из синтетических волокон.

Применяются и электрофильтры для  очистки от частиц пыли размером 0,01 мкм.

Для очистки промышленных выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей используют ряд способов: нейтрализация загрязнений с применением катализаторов, промывка газовых потоков поглощающими растворами (абсорбционный метод), поглощение газообразных примесей твердыми телами с ультрамикропористой структурой (адсорбционный метод).

Литература: 2, 191-226; 9, 150-156; 10,117-119; 16, 69-71, 105-108.

Контрольные вопросы

1Какие антропогенные загрязнители  опасны для атмосферы?

2 Что является источниками вредных  загрязнителей?

3 Чем опасно загрязнение воздушного  бассейна Земли?

4 Какие существуют виды загрязнителей воздуха?

5 Какие  возможны последствия  загрязнения атмосферы?

6 Что такое «парниковые» газы  и чем они опасны?

7 В чем опасность уменьшения  озонового слоя в атмосферном  воздухе?

8 Перечислите меры защиты воздушного  бассейна от воздействия вредных веществ

9 Какие существуют методы очистки  отходящих газов от пыли?

10 В чем недостаток такого  метода очистки как рассеивание  газовых примесей в атмосфере?

11 Какие новые методы очистки   воздуха приходят на смену  старым традиционным методам?

 

 

 

Тема 12  Охрана земельных ресурсов и почв. Недра и их охрана

Цель: ознакомление с мероприятиями по охране почвы и недр

План:

1 Основные виды антропогенного  воздействия на почву

2 Основные антропогенные воздействия  на горные породы

3 Охрана и рациональное использование недр

1 Воздействие человека на литосферу, включая и почву, в настоящее время приближается к пределам, переход которых может вызвать необратимые процессы почти во всей поверхностной части земной коры. В процессе преобразования литосферы из недр извлекаются громадные объемы полезных ископаемых, распахиваются большие площади земель, заболачиваются и засоляются почвы, расширяются площади оврагов. Выcoтa породных отвалов на угольных и других шахтах достигает 300 м, глубина шахт, пройденных для добычи золота (Южная Африка), превышает 4 км, нефтяных скважин - 6 км.

Отчуждение с полей основного (зерно, корнеплоды, овощи) и побочного (солома, листья, ботва) урожая вызывает частично или полностью разрывы биологических круговоротов веществ, нарушение способности почвы к саморегулированию и снижение ее плодородия. В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. 

К основным видам антропогенного воздействия  на почвы относятся эрозия, загрязнение, вторичное засоление и заболачивание, опустынивание, отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Эрозия почв - разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов почв и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия).

Ветровая эрозия - выдувание, перенос  и отложение на удаленных территориях ветрам мельчайших почвенных частиц. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы: уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер. Все это резко активизирует эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури.

Местная эрозия проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра. Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжительных ветрах, когда их скорость достигает 20-30 м/с и более. Они способны развеять за несколько часов до 500 т плодородного верхнего слоя почвы с 1 га пашни. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых районах сухих степях, полупустынях, пустынях и периодически возникают в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, в Башкирии, в центральных и южных районах РК.

Под водной эрозией понимают разрушение почв под воздействием временных водных потоков. Различают плоскостную, струйчатую, овражную и береговую формы водной эрозии.

Как и в случае ветровой эрозии, условия для проявления водной эрозии создаются природными факторами, а  основной причиной ее развития является деятельность человека. В частности, появление новой тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей структуру почвы, - одна из причин активизации водной эрозии в последние десятилетия. Кроме того, развитию эрозии способствуют уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас скота, отвальная обработка почв и др.

Овраги (овражная эрозия) уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф, в результате чего возникает значительный экологический ущерб.

Поверхностные слои почв, как правило, подвергаются интенсивному загрязнению, в результате чего снижается жизнедеятельность почвенных организмов, теряется способность почв к самоочищению от болезнетворных микроорганизмов, что чревата тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных - лишь в течение двух-трех суток.

Основные  загрязнители почв - пестициды (ядохимикаты); минеральныe удобрения, отходы производства, газодымовые выбросы  загрязняющих веществ в атмосферу, нефть и нефтепродукты. В мире ежегодно производится более 1 млн. тонн пестицидов.

Даже в ничтожных концентрациях  пестициды подавляют иммунную систему  организма, а при высоких концентрациях  они обладают явно выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами.

Достоверно установлено, что при  применении пестицидов наряду с некоторым увеличением урожайности отмечается рост видового состава вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается естественное плодородие почв. Пестициды действуют на все живые организмы, в то время как человек использует их для уничтожения весьма ограниченного числа видов. В результате наблюдается интоксикация огромного числа других биологических видов (полезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения.

Таким образом, общий экологический  вред от использования загрязняющих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма негативным не только для человека, но и для всей фауны и флоры.