Основы экологии и рациональное природопользование

Если человечество не уменьшит количество загрязнений атмосферы, и глобальная температура будет увеличиваться  и дальше, как это имеет место  на протяжении последних 20 лет, то очень быстро климат станет теплее, чем в какое-либо время на Земле за последние 100 000 лет. Это вызовет активное ускорение глобального экологического кризиса.

Озоновая дыра в атмосфере

На высоте 20-50 км воздух одержит  повышенное количество озона. Озон образуется в стратосфере за счет молекул обычного, двухатомного кислорода О₂, который поглощает жесткое УФ излучение. Энергия лучей УФ-В и УФ-С тратится на фотохимическую реакцию образования озона из кислорода:3О₂ -> 2О₃ и поэтому до поверхности земли они не доходят, туда проникает лишь значительно ослабленный поток «мягкого» УФ-С.

В последнее время ученые чрезвычайно  обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы. Над Антарктидой обнаружена «дыра» в этом слое, где содержание его  меньше обычного на 40 – 50%. Эта озоновая дыра из года в год увеличивает свою площадь и сегодня она уже больше материка Антарктида. Озоновая дыра обусловила усиление УФ - фона в странах, размещенных в  Южном полушарии, ближе к Антарктиде, прежде всего в Новой Зеландии. Медики этой страны бьют тревогу, констатируя значительное повышение количества заболеваний, обусловленных увеличенным УФ-фоном, таких, как рак кожи и катаракта глаз.

Установлено, что повреждению озонового  слоя способствует некоторые химические вещества (например, оксиды азота), которые попадают в стратосферу с восходящими воздушными течениями. Тут они вступают в реакцию с озоном и разлагают его на кислород. Но в то же время оксидов азота в атмосфере очень мало, они нестойки и серьезно не влияют на количество озона в стратосфере. Но появился другой источник озоноповреждающих веществ – это деятельность человека. Современная промышленность все в больших количествах использует так называемые фреоны (хлорфторметаны, такие как CFCL₃, CF₂ClCBr). Они широко используются как хладагенты в рефрижераторах и домашних холодильниках, как аэрозольные разбрызгиватели в баллончиках с краской, лаком, парфюмерией, для очистки полупроводниковых схем. Сегодня в мире ежегодно выпускается несколько миллионов тонн фреонов.

Для людей и животных пары фреонов не вредны, но они чрезвычайно стойкие и могут сохраняться в атмосфере до 80 лет. Пары фреонов с восходящими воздушными течениями попадают в стратосферу, где под влиянием УФ излучения Солнца их молекулы распадаются, освобождая атома хлора. Это вещество действует, как очень сильный катализатор, разлагая молекулы озона до кислорода. Один атом хлора способен разложить 100 000 молекул озона.

Под угрозой исчезновения озонового  слоя руководители многих стран мира решили решительно действовать. И в 1985 г. в Монреале указами большинства стран мира был подписан протокол об охране атмосферного озона. Решено до 2000-го года уменьшить на 50% использование фреонов, а вскоре и совсем отказаться от них, заменяя их безопасными соединениями.

Смог

В декабре 1952 г. информационные агентства  мира передавали тревожные сообщения  из Лондона про беду, которая посетила этот большой город. Безветренная и  очень холодная погода привела к  скоплению над городом т.н. «черного смога» – облака вредных газов, к  чему привело усиленная работа сотен котельных, в топках которых горели уголь, мазут и соляр. В околоземном слое воздуха резко возросло количество (до 10 мг/м³, а в некоторых местах и больше) отравляющих окисей азота и других вредных компонентов. Это привело к гибели в Лондоне около 4 000 человек, десятки тысяч попали в больницы, заболели легочными заболеваниями.

Над другим большим городом –  Лос-Анджелесом – нередко появляется т.н. «белый смог» в результате большой  загазованности автотранспортом. Это  явление серьезно вредит здоровью жителей таких городов, как Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Токио, Милан, Мехико. В ближайшее время оно может возникнуть в наших наибольших индустриальных городах, к тому же еще перегруженных автотранспортом (Киев, Харьков, Днепропетровск, Одесса, Симферополь и др.). Благоприятными условиями для появления смога являются солнечные безветренные летние дни.

Исследования ученых показывают, что  смог возникает в результате сложных  фотохимических реакций в воздухе, загрязненном углеводородами, пылью, сажей и окисями азота под влиянием солнечного света, повышенной температуры нижних слоев воздуха и большого количества озона, который выделяется в результате разложения двуокиси азота под действием веществ из не полностью сгоревшего автомобильного топлива. В сухом, загазованном и теплом воздухе возникает прозрачный синеватый туман, который неприятно пахнет, раздражает глаза, горло, вызывает удушье, бронхиальную астму, эмфизему легких. Листва на деревьях вянет, покрывается пятнами, желтеет.

Кислотные дожди

Окиси серы и азота, которые выбрасываются  в атмосферу вследствие работы тепловых электростанций и автомобильных  двигателей, соединяются с атмосферной  влагой и образуют мелкие капельки серной и азотной кислот, которые  переносятся ветрами в виде кислотного тумана и выпадают на землю кислотными дождями. Эти дожди крайне вредно действуют на окружающую среду:

снижается урожайность большинства  с/х культур вследствие повреждения  листвы кислотами;

вымывается из грунта кальций, калий, магний, который вызывает деградацию фауны и флоры;

гибнут леса

отравляется вода озер и прудов, где  гибнет рыба, исчезают насекомые;

исчезают водоплавающие птицы  и животные, которые питаются насекомыми;

гибнут леса в горных районах, что  вызывает селевые потоки;

ускоряется разрушение памятников архитектуры и жилищных зданий;

увеличивается количество заболеваний  людей и животных.

Влияние загрязнений атмосферного воздуха на организм животных

Атмосфера представляет собой воздушную  оболочку земного шара. Воздух состоит на 78 % из  азота   , на 21 % из кислорода, на 1 % из аргона и на 0,03 % из диоксида углерода. Из всех газов, составляющих атмосферу, наибольший экологический интерес представляют кислород и диоксид углерода. Концентрация этих газов в воздухе отличается большой стабильностью, что связано с особенностями функционирования биосферы. В процессе синтеза и распада органических веществ биосфера производит кислорода и диоксида углерода ровно столько, сколько расходует.

Однако, в последние годы картина  существенно меняется. Под влиянием хозяйственной деятельности человека содержание диоксида углерода увеличивается. Растет и расход кислорода из года в год. Эти изменения вызывают серьезные нарушения в функционировании биосферы, изменяется климат и другие параметры качества среды.

Слишком низкие, как и слишком высокие концентрации кислорода и диоксида углерода отрицательно влияют на организм растений и животных. Однако, обычно в природной среде изменения концентрации кислорода и диоксида углерода не достигают величин, губительно влияющих на организмы. Это можно наблюдать лишь в искусственных экологических системах, например, на животноводческих фермах и комплексах. Основной источник диоксида углерода, негативно изменяющего газовый состав воздуха животноводческих помещений- выдыхаемый животными воздух.

Высокая концентрация СО в воздухе  помещения вредно влияет на животных. Это приводит к учащению дыхательных  движений и восстановительные процессы в организме нарушаются. В редких случаях в закрытых животноводческих помещениях происходит резкое снижение концентрации кислорода и у животных развивается кислородное голодание.

Во многих регионах земного шара произошли изменения газового состава  атмосферного воздуха в результате его загрязнения химическими  отходами промышленных производств. Веществ, загрязняющих атмосферу, более 3 тыс. Наиболее часто и сильно атмосфера загрязняется сернистым ангидридом,  оксидами азота, оксидом углерода, и др., которые вызывают "кислотные дожди". Под влиянием ядовитых химических соединений у растений и животных повреждаются органы и ткани, возникают болезни.

Под влиянием загрязненного атмосферного воздуха у животных отмечается раздражение  слизистых оболочек глаз, губ, дыхательных  путей, оседая на слизистые оболочки трахеи, бронхов, в легочной ткани, ядовитые химические соединения вызывают развитие воспалительных процессов. Пестициды могут стать причиной нарушения обмена веществ, расстройств деятельности внутренних органов, интоксикации организма.

Условия жизни наземных растений и  животных во многом определяются характером циркуляции воздушных масс. Особенности влияния скорости движения воздуха на организм сельскохозяйственных животных зависит от температуры и влажности воздуха. При низких температурах и высокой влажности движение воздуха способствует усилению теплоотдачи и может стать причиной переохлаждения животных. Холодный сырой ветер- этиологический фактор простудных болезней, обморожений, ревматизма. Простудные болезни у животных проявляются при сквозняках. Регуляция и оптимизация движения воздуха в животноводческих помещениях- важная задача зоогигиенистов, т.к. это имеет важное значение в повышении продуктивности животных и их охране от заболеваний.

Охрана растений, животных и людей  от вредного влияния загрязненного  химическими веществами атмосферного воздуха- сложная экологическая проблема . Ее пытаются решить специалисты всех профилей.

Защита атмосферы

Защита атмосферы включает комплекс технических и административннх мер, прямо или косвенно направленных на прекращение или по крайней  мере уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы, являющегося следствнем промышленного развития.

Территориально-технологические проблемы включают как вопросы местоположения источников загрязнения атмосферы, так и ограничения или устранения ряда отрицательных зффектов. Поиск оптимальных решений по ограничению загрязнения атмосферы данным источником интенсифицировался параллельно с ростом уровня технических знаний и промышленным развитием, — разработан ряд специальных мер по защите атмосферы. Кроме того, начинается интегрирование процесса поиска оптимальных решений по ограничению эффектов загрязнения атмосферы с комплексным подходом к защите атмосферы, которое и рассматривает взаимосвязи между отдельными составляющими окружающей среды. Таким образом, исследование эффектов загрязнения атмосферы становится все более зависимой, но не менее важной частью в области защиты атмосферы.

Придание исследованиям по защите атмосферы целенаправленного характера  должно включать борьбу против ее загрязнения, особенно промышленного, а также от транспортных средств и других источников. Они не могут проводиться, например, только ради постановки задач, но должны указывать пути улучшения существующего положения. Таким образом, эта область исследований не может пассивно комментировать сложившуюся ситуацию и делать прогнозы, основывающиеся на данных самих “поставщиков загрязнений”, она должна разрабатывать концепции, промежуточные и долговременные планы, а также конкретные программы, направленные на активное ограничение неблагоприятного хода событий, используя при этом локальную кратковременную тактику и долговременную общенациональную стратегию.

Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и  половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Наилучшие результаты могут быть получены лишь при объективном, многостороннем подходе к определению причин загрязнения атмосферы, вкладу отдельных источников и выявленню реальных возможностей ограничения этих выбросов.

В городских и промышленных конгломератах, где имеются значительные концентрации малых и больших источников загрязняющих веществ, лишь комплексный подход, базирующийся на конкретных ограничениях для конкретных источников или их групп, может привести к установлению приемлемого уровня загрязнения атмосферы при сочетании оптимальных экономических и технологических условий. Исходя из этих положений необходим независимый источник информации, который располагал бы сведениями не только о степени загрязнения атмосферы, но и видах технологических й административных мер. Объективная оценка состояния атмосферы совместно со сведениями обо всех возможностях уменьшения выбросов позволяет создать реальние планы и долговременные прогнозы загрязнения атмосферы применительно к наихудшим и наиболее благоприятным обстоятельствам и формирует твердую основу для выработки и укрепления программы защиты атмосферы.

По продолжительности программы  защиты атмосферы подразделяются на долговременные, средней продолжительности  и кратковременные; методы подготовки планов по защите атмосферы базируются на обычных методах планирования и координируются так, чтобы удовлетворять долговременные требования в этой области.

Неотъемлемой частью кратковременного и средней продолжительности  планирования являются незамедлительные меры по предотвращению дальнейшего загрязнения наиболее неблагополучных в этом отношении районов путем установки оборудования, конструированного специально для снижения выбросов от существующих источников загрязнений. Если предложения по долгосрочном мерам для защиты атмосферы представлены в виде просто рекомендаций, то они, как правило, не реализуются, поскольку требования, предъявляемые промышленности часто не совпадают с ее интересами и планами развития.

Важнейший фактор в формировании прогнозов  по защите атмосферы - количественная оценка будущих выбросов. На основании анализа источников выбросов в отдельных промышленных районах, особенно в результате процессов сгорания, заведена общенациональная оценка основных источников твердых и газообразных выбросов за последние 10—14 лет. Затем сделан прогноз о возможном уровне выбросов на предстоящие 10—15 лет. При этом были учтены два направления развития национальной экономики: 1) пессимистическая опенка—допущение о сохранении существующего уровня технологии и ограничений по выбросам, а также о сохранении существующих методов контроля загрязнений на действующих источниках и о применении современных высокоэффективных сепараторов только на новых источниках выбросов; 2) оптимистнческая оценка—допущение о максимальном развитии и использовании новой технологии с ограниченным количеством отходов и применении методов, снижающнх твердые и газообразные выбросы как от существующих, так и от новых источников. Таким образом, оптимистическая оценка становится целью при уменьшении выбросов.