Экология человека

 

Сейчас в мире недоедает и голодает примерно 30 % населения более чем в 120 странах. В это число входит более 100 млн детей в возрасте до 5 лет.

 

Можно ли обеспечить население Земли продуктами питания? Для обеспечения четвертой группы населения достаточно 10% мирового производства зерна и прочих продуктов, т. е. 400 млн т. Но, по подсчетам специалистов, из собранного годового урожая из-за воздействия различных патогенов и вредителей погибает примерно 500 млн т продуктов, т. е. погибает та часть урожая, которой достаточно для обеспечения жизнедеятельности беднейшей группы населения.

 

Одним из основных продуктов питания в ряде стран являются рыбопродукты, но рост загрязнения некоторых водоемов в 1,5–3 раза выше нормы, что через 20–25 лет может привести к деградации водных бассейнов и снижению вылова рыбопродуктов. В деградации водных бассейнов значительную роль играют кислые дожди.

 

Голод в мире носит не биологический, а социальный характер. В Африке, Латинской Америке, Южной и Юго-Восточной Азии (Океания) — это все страны 3-го мира, суточное потребление белков растительного происхождения составляет 50 % от экономически развитых стран, а белков животного происхождения в 10 раз ниже.

 

Уже сейчас производства зерна достаточно, для того чтобы прокормить все человечество, но половина зерна уходит на корм скоту.

 

По расчетам демографов в течение XXI в. население Земли удвоится и для обеспечения жизнедеятельности необходимо увеличить производство продуктов питания в 2–3 раза, а для обеспечения материального благополучия в 5–10 раз.

Контрольные вопросы

 

Понятие об экологии человека.

Социальная экология, как раздел экологии человека.

Происхождение человека и его генетическое развитие.

“Эффект бутылочного горлышка” и его значение в развитии современного человека.

Значение труда в становлении человека.

Потребности человека и использование природных ресурсов для их удовлетворения.

Динамика развития численности населения на Земле. Влияние на рост народонаселения эпидемий и развития промышленного производства и сельского хозяйства.

Население Земли и производство продуктов питания. Группы населения Земного шара по потреблению продуктов питания.

Экологически опасные факторы

 

Экологически опасные вещества — это вещества, которые способствуют или приводят к качественным и количественным нарушениям в экосистемах (от любого сообщества живых существ и среды их обитания, вплоть до биосферы в целом), к тем изменениям, которые оказывают влияние на жизнеспособность и адаптацию популяций, размножение, рост, поведение и выживание отдельных особей.

 

Человеческое общество с самого своего появления стремилось максимально улучшить условия среды обитания. Земледелие, охота, добыча полезных ископаемых, создание и освоение источников энергии, промышленное производство оказывали и оказывают сильнейшее влияние на окружающую среду. И среда обитания, созданная человеком для своего удобства, нередко становится опасной и вредной для природной среды, а в конечном итоге, и для человека.

 

В России экологическая обстановка во многих регионах оказалась на грани катастрофы: отравлена вода, загрязнены или уничтожены почвы, загрязнены атмосфера и гидросфера, разрушаются экосистемы и в результате становится опасным проживание человека. Деятельность человека воздействует на окружающую среду, изменяя ее состав и условия существования живых организмов, поэтому необходимо понять, каким образом это происходит и найти допустимые пределы этого воздействия.

 

К экологически вредным веществам (ЭВВ) относятся неочищенные сточные воды, различные отбросы, вредные выбросы в окружающую среду промышленными предприятиями, выхлопные газы, радиоактивные вещества, биологические опасные вещества. Все эти вещества, попадая в экосистему, не пропадают бесследно, а, действуя длительное время, наносят вред здоровью человека, животных, вред растениям, накапливаясь в живых организмах.

 

Некоторые ЭВВ могут передаваться по трофическим цепям: вредные вещества ® растения ® животные ® человек (в этой цепочке может отсутствовать звено “животные”), а пестициды по цепочке: пестицид ® почва ® вода ® рыба ® птица ® человек или рыба ® человек.

 

С практической точки зрения все ЭВВ целесообразно разделить на химические (зависящие от химического состава), физические (электромагнитные, радиоактивные, вибрационные, шумовые и др.), биологические (источником служат живые организмы: бактерии и др.), механические (твердые отходы, мусор) и комплексные, характеризующиеся многосторонним действием. Такая классификация достаточно условна, так как на практике чаще всего приходится иметь дело с комплексными воздействиями ЭВВ.

 

Химическая экология. Это комплексная дисциплина, исследующая всю совокупность химических связей в живой природе и их химическое взаимодействие, связанные с жизнью человека. Природные экосистемы используют сравнительно небольшое количество химических элементов, вовлекая их в биологические циклы. В основном это те элементы, из которых состоит “живое вещество”. Человек же использует природу весьма неэффективно с образованием большого количества отходов, включая при этом в сферу своей деятельности практически всю таблицу Менделеева, а также искусственные соединения, которые частично или вообще не перерабатываются природой. В результате происходит обогащение биосферы несвойственными ей соединениями.

 

Важнейшим вопросом химической экологии является антропогенное загрязнение химическими веществами окружающей среды.

 

В течение длительной эволюции живые организмы хорошо приспособились к условиям природной среды, научились использовать тепло, влагу, различные минеральные вещества, содержащиеся в атмосфере, гидросфере, почве. Так, в почве обитает множество различных организмов: бактерии, почвенная микрофауна, грибы, корневая система высших растений, некоторые животные (черви, личинки и т. д.). Все эти организмы выполняют работу по преобразованию мертвых органических остатков в минеральные соединения, которые усваиваются растениями.

 

В лесах важным источником поступления органических веществ в почву является подстилка из опавших листьев: ею питаются организмы, разрушающие структуру отмерших растений — это некоторые бактерии, грибы и животные, питающиеся органическими остатками отмерших животных, растений.

 

В современном мире геохимический облик биосферы определяет человек. Так за последние 10–15 лет XX столетия синтезировано порядка четырех миллионов новых химических соединений. Ежегодно производится порядка 30 тысяч видов химических веществ.

 

Человек способствует усилению и вовлечению в хозяйственную деятельность различные химические соединения, а это увеличивает количество этих соединений в атмосфере, почве, воде и концентрация этих химических соединений может превышать допустимые нормы: предельно-допустимые концентрации (ПДК) в десятки и сотни раз.

 

Антропогенное загрязнение атмосферы. Жизнь на Земле всегда сопровождалась природным загрязнением атмосферы, которое связано с различными испарениями, вулканизмом, дегазацией глубинных расплавов (магм) и растворов.

 

Антропогенное загрязнение атмосферы обусловлено сжиганием всех видов природного топлива, деятельностью металлургических, химических предприятий.

 

К примеру, в настоящее время в атмосферу Земли выбрасывается примерно 20 млрд т углекислого газа, 150 млн т окиси серы (36 млн т за счет природных источников), до 53 млн т окиси азота (30 млн т природное поступление), миллионы тонн фтористых соединений, ртути, фреонов и других токсичных и вредных ЭВВ.

 

Основными антропогенными загрязнителями атмосферы являются углекислый и угарный газы, различные углеводороды, окись серы, окись азота, тяжелые металлы (свинец, цинк, медь, хром, ртуть и др.), различные аэрозоли, фотохимические окислители, озон, метан (от сельскохозяйственной деятельности) и др.

 

В результате загрязнения атмосферы может возникнуть “парниковый эффект”, в создании которого участвуют углекислый газ и водяные пары. Необходимо помнить, что углекислый газ играет большое значение в определении температуры на Земле. Так, если из атмосферы Земли убрать углекислый газ, то температура воздуха понизится примерно на 21 ° C, а если удвоить, то температура повысится на 4 ° C.

 

Основным регулятором углекислого газа в атмосфере являются океанические воды, которые поглощают углекислый газ, но его погружение в глубины океана происходит очень медленно.

 

Кроме углекислого газа, на возникновение парникового эффекта оказывают влияние метан, закись азота, фреон и др. “Парниковый эффект” может привести к серьезной “разбалансировке” климата Земли.

 

В истории Земли известны резкие изменения температур и последствия таких явлений прогнозируются очень плохо. Но можно предполагать, что глобальное потепление приведет к таянию льдов и подъему уровня океана.

 

За XX в. выброс углекислого газа в атмосферу увеличился примерно на 25% и для стабилизации климата Земли необходимо сократить использование природного топлива на 60%, которое является основным источником углекислого газа в атмосфере. Если этого не сделать, то использование природного топлива в энергетике в ближайшие 40 лет удвоится, что может привести к глобальным изменениям климата Земли.

 

Большой вред атмосфере наносит такое токсичное соединение, как угарный газ, источником которого являются металлургия и автотранспорт. Соединения углекислого и угарного газов с гемоглобином крови образуют карбоксигемоглобин, который распадается в 300 раз медленнее оксигемоглобина (соединение кислорода с гемоглобином), в результате гемоглобин крови теряет способность присоединять кислород, что ведет к нарушению процесса дыхания и тяжелому состоянию организма человека: угару и параличу дыхания, т. е. к летальному исходу.

 

Загрязнение тропосферы оказывает влияние на озоновый слой, защищающий Землю от мощного воздействия ультрафиолетовых лучей. Озоновый слой образуется в тропиках и распространяется в Северном и Южном полушариях благодаря перемещению воздушных потоков. Отмечается, что каждые 10 лет толщина озонового слоя уменьшается на 2%. В последние годы увеличилось проявление озоновых дыр, что объясняется появлением фреона в стратосфере Арктики и Антарктиды. Выделяют две причины нарушения озонового слоя:

 

использование фреона в промышленных целях;

 

влияние вулканических выбросов.

 

Серьезную проблему представляют кислые дожди, образующиеся в результате выбросов в атмосферу окисей азота, серы и других химических соединений. Источниками таких выбросов являются ТЭЦ, котельные, металлургические, химические производства и др. Смешиваясь с дождевыми облаками, они образуют кислотные соединения и выпадают на поверхность Земли вместе с дождевыми осадками. Кислотные дожди оказывают влияние на морские мелководья, озера, реки, загрязняя водоемы и этим уменьшая количество их обитателей. Отрицательное действие кислые дожди оказывают на растительность, так как кислоты разрушают хлорофилл в листве, хвое (рыжие леса). Кроме того, окиси серы, азота могут выпадать на поверхность Земли с пылью, накапливаться на листьях растений, почве и вместе с росой образовывать сильные кислоты: кислотные росы.

 

К числу техногенных загрязнителей атмосферы относятся тяжелые металлы: свинец, цинк, медь, хром, ртуть и др. Основной вклад вносит свинец, который в больших количествах выбрасывается автотранспортом, что объясняется использованием тетраэтилсвинца для уменьшения детонации в бензиновых двигателях. Автотранспорт выбрасывает в окружающую среду порядка 260 тыс. т свинца. Большой вклад в выбросы свинца вносят природные источники: вулканические выбросы, почвенная силикатная и метеорная пыль, морские солевые аэрозоли и др. (всего естественные источники дают 230 тыс. т).

 

Попадание свинца в организм человека вызывает:

 

расстройство центральной нервной системы (головные боли, утомляемость, ухудшение памяти, эпилептические припадки, нарушения речевой и слуховой функций, параличи, поражение глаз);

 

изменения состава крови;

 

эндокринные и обменные нарушения;

 

нарушения работы желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы и почек.

 

При сжигании угля в атмосферу с золой и газами поступают магний, молибден, мышьяк, уран, титан, алюминий, йод, кобальт, ванадий, бериллий, цирконий и др. Все эти химические элементы оказывают сильное влияние на живые организмы и человека. В результате роста загрязнения воздуха аэрозолями (пыль, дым) увеличивается количество осадков, туманных дней, уменьшается прямая солнечная радиация и ультрафиолетовое облучение.

 

Рост автомобильного транспорта в городе приводит к образованию фотохимического смога, источниками которого являются окислы азота, угарный газ и углеводороды, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей. Все это приводит к повышению содержания в приземных слоях озона, относящегося к ядовитым веществам и являющегося сильнейшим окислителем.

 

Антропогенное химическое загрязнение гидросферы. При воздействии внешней среды на гидросферу образуется круговорот воды на Земле, который включает:

 

океаническое звено — при испарении с поверхности океанических вод влага поступает в атмосферу и в виде осадков выпадает на поверхность Земли, попадая в речные, подземные стоки, а затем вновь в океанические воды;

 

атмосферное звено, обеспечивающее образование и выпадение осадков и их распределение на поверхности Земли.

 

Атмосферная влага, частично стекая с поверхности Земли, пополняет ресурсы поверхностных вод и формирует речную сеть и водоемы.

 

Поверхностные воды образуют: почвенную влагу, идущую на развитие растений; зону аэрации — это зона, насыщенная воздухом и влагой (находится между земной поверхностью и грунтовыми водами); обильные и устойчивые горизонты, не обладающие напором и образованные грунтовыми водами в рыхлых отложениях долин рек, озерных впадин; артезианские бассейны, обладающие высоким напором (образуются в слоистых толщах осадочных пород).