Проблемы экологии и роль среды для жизни

ПАРНИКОВЫ Й ЭФФЕКТ.

Учёные  предупреждали, что  потепление климата  на планете и истощение  защитного озонного слоя ставят под угрозу само существование человечества. Если верить прогнозам, то потепление мирового климата на сегодняшний день представляет наиболее серьёзную угрозу среде обитания. Развитие промышленности до сих пор основано на сжигании ископаемого органического топлива: нефти, угля, газа, в результате чего в атмосферу выбрасывается около 6 миллиардов тонн углекислого газа в год.  В тропических районах  сжигают леса, расчищая землю под пастбища и пахоту. В результате  в атмосферу попадает ещё больше углекислого газа. Он накапливается в атмосфере быстрее, чем поглощается природными процессами, образуя над землёй нечто вроде не вполне прозрачного окна. Вследствие накопления большого количества углекислого газа создаются условия, аналогичные парниковым, когда видимые лучи Солнца достигают земной поверхности и нагревают её, но инфракрасное излучение не уходит обратно в космос. В какой-то мере парниковый эффект существует в природе, без него жизнь на земле была бы невозможна. Но в результате человеческой деятельности в атмосферу выбрасывается столько углекислого газа, что она нагревается сейчас быстрее, чем когда бы, то ни было со времени последнего ледникового периода. Хотя на три пятых парниковый эффект объясняется накоплением в атмосфере углекислого газа, другие газы тоже способствуют его возникновению. Вторым по важности является метан, выделяемый бактериями, живущими в почве, на которой выращивается рис, а также в кишечнике крупного и мелкого рогатого скота. На парниковый эффект впервые обратил внимание шведский химик Сванте Аррениус в 1896 году. Ему не придавали значения, пока не появились усовершенствованные компьютеры. С помощью которых оказалось возможным предсказывать изменение температуры Земли на несколько ближайших десятилетий. Было обнаружено, что содержание углекислого газа в атмосфере возросло на 25% по сравнению с 1880 годом. Вычисления показывают, что когда концентрация углекислого газа вдвое превысит уровень, существовавший до начала промышленной революции, температура на Земле возрастёт на 2-5◦С . Учёные согласны в том, что накопление «парниковых» газов, поднимет среднюю температуру Земли и увеличит количество осадков если они не вызовут какой-либо непредвиденной контрреакции, эти две тенденции приведет к далеко идущим последствиям. Поскольку вода при нагревании расширяется, уровень океана будет подниматься, причём эту тенденцию ускорит таяние полярных льдов.  По прогнозам, к 2050 году уровень моря может подняться больше чем на метр. Затопление прибрежных районов, в которых проживает свыше трети населения земного шара, вызовет массовые переселения. В то же время некоторым регионам это потепление пойдёт на пользу: например, огромные пространства на севере Канады и в России станут доступными для освоения по мере оттаивания тундры. Однако в мировом масштабе выигравших от глобального потепления климата будет несравненно меньше, чем проигравших. Соединённые Штаты, согласно исследованиям, окажутся среди наиболее пострадавших стран. В Калифорнии повышение средней температуры приведёт к увеличению расхода электроэнергии, усилению озонного загрязнения атмосферы в городах и иссушению почвы, что вызовет оскудение водных ресурсов. В результате повышения уровня моря залив Сан-Франциско разольётся, и солёная вода поднимется на 10 км вверх по течению в дельтах рек Сакраменто и Сан-Хоакин, с катастрофическими последствиями для этого высокопродуктивного сельскохозяйственного района. Аналогичные проблемы возникнут на юго-востоке страны, где положение обостряется тем, что повышение температуры приведёт к вымиранию лесов, которое начнётся уже в 2118 году. В целом по стране ежегодная стоимость электроэнергии, расходуемой на кондиционирование воздуха и другие нужды, к 2055 году достигнет огромной суммы. На Среднем Западе засуха заметно снизит урожаи. Засуха также понизит уровень воды в Великих Озёрах, так что придётся рыть каналы для прохода судов. Это активизирует загрязнения, осевшие на дне озёр.  Агентство охраны окружающей среды заключает, что парниковый эффект представляет гораздо большую угрозу природным системам – лесам, болотам, пресноводным озёрам, чем здоровью человека. Из-за этого будет очень трудно принять меры для замедления этой тенденции.  Если это случится, придётся строить дамбы, чтобы защитить густонаселённые побережья от наступления моря, строить дополнительные электростанции для питания кондиционеров воздуха, углублять акватории портов и фарватеры для прохождения судов в мелеющих озёрах и реках. Но даже такие меры окажутся безрезультатными при отсутствии международного сотрудничества. Мы вместе должны решать этот вопрос. В 1970 году в Америке был принят закон по защите окружающей среды, закон о чистой воде - в 1977 году. Для контроля над их исполнением было создано федеральное Агентство охраны окружающей среды (АООС). Благодаря - нему удалось уменьшить количество многих типов загрязнений, выбрасываемых в окружающую среду. Хотя Соединённые Штаты больше, чем кто-либо другой, несут ответственность за потепление мирового климата, им одним не под силу остановить этот процесс.

ИСТОЩЕНИЕ ОЗОННОГО СЛОЯ.

Вблизи поверхности Земли озон является всего лишь вредным компонентом городского смога. Но на высоте 24 км тонкий слой этого бесцветного, не обладающего запахом газа обеспечивает существенную защиту земной поверхности от губительных ультрафиолетовых лучей солнца. Хлорированные и фторированные углеводороды (ХФУ) и галогенированные соединения (галлоны), ещё одна группа промышленных газов, которые разрушают хрупкую структуру этого слоя толщиной в книжную обложку.

ХФУ, открытые в 1930 году, получили широкое  применение в автомобильных кондиционерах, холодильниках, при изготовлении пластиковой посуды одноразового употребления, аэрозольных распылителей, пенопластовых подушек, изоляции и очистителей для электронного оборудования. Их разрушающее воздействие на озонный слой привлекло всеобщее внимание в 1985 году, когда английские учёные обнаружили 40% снижение весеннего уровня озона над Антарктикой. Выпущенные в воздух, ХФУ поднимаются в стратосферу и уносятся ветром к Северному и Южному полюсам. Каждый атом хлора, присутствующий в молекуле ХФУ, попав в атмосферу, действует как катализатор, способствующий расщеплению тысяч молекул озона в течение примерно столетия. Истощение озонного слоя создаёт более непосредственную угрозу здоровью человека, чем потепление климата. Солнечные ультрафиолетовые лучи вызывают рак кожи, вредят зрению и ослабляют способность организма защищаться от болезней. Только в одних Соединённых Штатах ежегодно диагностируется полмиллиона случаев заболевания раком кожи. Чаще всего его вызывает солнечное облучение. Кроме того, ультрафиолетовые лучи могут уничтожить планктон, крошечные одноклеточные организмы, составляющие основу цепи питания в океане. Они опасны также для растительного мира на суше, в том числе для сельскохозяйственных культур. Истощение озонного слоя представляет собой более непосредственную опасность для здоровья человека, чем потепление климата, но бороться с ним намного легче. Нужно прекратить производство ХФУ и галлонов. За это, конечно, придётся  заплатить определённую цену: в одних случаях заменителей ХФУ и галлонов вообще нет, а в других случаях их производство обошлось бы гораздо дороже.  В 1987 году был подписан Монреальский протокол, 34 страны, производящие и потребляющие ХФУ согласились вдвое сократить их производство.  С 1 января 1989 года он вступил в силу. Но это соглашение соблюдается мало, а  согласно прогнозам АООС, утечка в атмосферу разрушающих озон газов должна сократиться на 35-40%. К сожалению, учёные обнаружили, что озон в стратосфере разрушается в два-три раза быстрее, чем считалось ранее. Поэтому для того, чтобы остановить накопление ХФУ в стратосфере, их производство должно быть сокращено на 85 %. Даже если разрушающие озон газы будут вообще сняты с производства, потребуется ещё около сотни лет для того, чтобы молекулы ХФУ, уже имеющиеся в атмосфере, полностью распались.

КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ.

Хотя  кислотные дожди  не создают таких  проблем морового масштаба, как истощение  озонного слоя и глобальное потепление климата, их воздействие сказывается  далеко за пределами  страны, создающей загрязнение. Как и парниковый эффект, кислотные дожди являются результатом сгорания органического топлива. Среди загрязнителей наиболее существенны двуокись серы. Выпускаемая в воздух в основном электростанциями, работающими на угле, и окислы азота, выбрасываемые различными источниками, в том числе промышленными предприятиями и автомобилями. В США две трети кислотных дождей вызваны двуокисью серы. Оставшуюся треть вызывают в основном окислы азота. Которые также служат одной из причин парникового эффекта и входят в состав городского смога. Попадая в атмосферу, эти загрязнители могут разноситься ветром на тысячи километров от источника и возвращаться  на землю с дождём, снегом или туманом. Загрязнённые осадки, называемые кислотными дождями, меняют кислотность озёр, рек и почвы в местах выпадения. Многие животные и растения не могут выжить в условиях повышенной кислотности. Озёра на большом пространстве северо-востока Соединённых Штатов и юго-востока Канады пострадали из-за кислотных дождей, также гибнут  леса в Германии и других промышленных районах Европы, леса вдоль Аппалачского хребта на востоке США тоже в опасности. Хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные. О вреде кислотных дождей для окружающей среды говорят и пишут уже много лет.  Электрические компании на Среднем Западе владеют электростанциями, выбрасывающими в атмосферу большое количество двуокиси серы, также надо усовершенствовать системы очистки выхлопных газов  в автомобилях. Электрические компании стремятся выступать за расширение исследований с целью создания технологий «чистого» сжигания угля, при которых вредные газы удалялись бы в самый  момент сгорания топлива. Но эти новые технологические процессы очень дороги и далеко не всем доступны - и кислотные дожди продолжают выпадать. Активисты движения  в защиту окружающей среды опасаются, что бездействие скоро приведёт к тому, что кислотные дожди начнут разрушать леса и крупные лесные массивы.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА.

Наиболее  ощутимого результата движение в защиту окружающей среды достигло в борьбе с загрязнением воздуха. В некоторых городах уровень загрязнения, правда, ещё высок. Две трети городского населения Земли дышит нездоровым воздухом. Например, в Соединённых Штатах свинец в основном удалён из воздуха благодаря постепенному вытеснению низкооктанового  бензина при одновременном снижении, за счёт более строгих стандартов на выхлопные газы, выброса двуокиси азота, окиси углерода и других загрязнителей, входящих в состав автомобильных выхлопных газов. Помимо свинца воздух загрязняют двуокись серы и двуокись азота (главные ингредиенты кислотных дождей), взвешенные твердые частицы (дым, пыль) и окись углерода. Ежегодно в воздух поступает около 1 куб. км пыльцевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей.

МАССОВОЕ  СВЕДЕНИЕ ЛЕСОВ.

Массовое  сведение лесов - одна из наиболее важных экологических проблем  современности. Лесные сообщества играют важнейшую  роль в нормальном функционировании природных экосистем. Они поглощают атмосферные загрязнения антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии, регулируют нормальный сток поверхностных вод, препятствуют снижению уровня грунтовых вод и заиливанию рек, каналов и водохранилищ. Уменьшение площади лесов нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере. Несмотря на то, что катастрофические  последствия сведения лесов уже широко известны, уничтожение их продолжается. В настоящее время общая площадь лесов на планете составляет около 42 млн.  кв. км, но она ежегодно уменьшается на 2%. Особенно интенсивно уничтожаются влажные тропические леса в Азии, Африке, Америке и некоторых других регионах мира. Так, в Африке леса занимали раньше около 60% её территории, а сейчас - всего около 17%. Сведение лесов привело к катастрофе государства Бангладеш. Древесина является одним из основных его ресурсов. Продавая древесину в Америку и Европу, эта небогатая страна получала валюту, покупала потом на неё продукты питания, машины, бензин. В результате вырубки лесов реки в этой стране стали чаще выходить из берегов, и в мае 1991года в Бангладеш произошло катастрофическое наводнение, унесшее 125 тыс. человеческих жизней. Сведение лесов влечёт за собой гибель их богатейших флоры и фауны. Под угрозой исчезновения находится некоторые виды птиц,  растений, млекопитающих и земноводных. Очень велики отходы при заготовке и использовании леса. При переработке теряется около 20% древесины. А лесовосстановительные работы отстают от рубки леса ежегодно на миллионы га. Значительный ущерб лесам наносят пожары. Идёт процесс истощения лесов от загрязнения атмосферы вредными выбросами. Заметную роль в снижении устойчивости лесных насаждений оказывают вредители и болезни леса.   Человек обедняет облик своей планеты.  Однако, кажется, человечество уже осознаёт, что его существование на планете неразрывно связано с жизнью и благополучием лесных экосистем. Серьёзные предупреждения учёных, прозвучавшие в декларациях Организации Объединённых Наций, других международных организаций, начали находить отклик. В последние годы во многих странах мира стали успешно проводиться работы по искусственному лесоразведению и организации высокопродуктивных лесных плантаций.

МУСОР И ОТХОДЫ.

Мусор считается экологической  проблемой номер один. Мировой климат может становиться  более тёплым, а солнце более опасным, но это не так заметно, как мусор, который мозолит глаза уже сегодня. Население и промышленность в Америке выбрасывают больше мусора, чем в любой другой стране мира. Очевидное решение этой проблемы - выбрасывать меньше мусора, особенно занимающих большой объём пластиковых материалов, упаковок и т.д.  В 2000 году ежегодные накопления  мусора составили 193 миллиона тонн. Избавиться от твёрдого мусора можно тремя способами: закапывать, сжигать или утилизировать. В основном используются первые два способа. Однако мусорные свалки занимают много места и быстро заполняются, а сжигание загрязняет воздух. Ежегодно приходится вывозить много тонн мусора, и в некоторых местах уже нет для этого места. Новые свалки создавать трудно из-за недостатка земли. А если удаётся найти место, то возникают трудности, потому что никто не хочет иметь свалку по соседству. Существующие свалки заполняются, и власти начинают тянуть законодательную волынку. С другой стороны, качество мусоросжигателей улучшается. Прежние слишком загрязняли воздух продуктами сгорания, новые работают гораздо чище. Эти установки, называют устройствами по восстановлению ресурсов или по переработке отходов в энергию, они позволяют избавиться от мусора и одновременно вырабатывать электроэнергию. Но для многих городов они слишком дороги, и к тому же эти современные установки всё же загрязняют воздух токсичной золой. Более того, даже если предотвратить попадание золы в атмосферу, от неё всё же нужно как – то избавляться. При сжигании уменьшается объём, но не масса мусора, а концентрация токсических веществ повышается, так что зола может оказаться слишком ядовитой для безопасного захоронения на свалках. Утилизация мусора – весьма эффективный способ решения проблемы, но для этого необходимо изменить привычное поведение людей, поскольку требуется сортировать хозяйственный мусор, собирая отдельно металл, бумагу и стекло. Киты, выбрасывающиеся на берег, запрет на лов рыбы и заросшие водорослями водоёмы свидетельствуют о более коварных последствиях загрязнений. До эры агломераций утилизация отходов была облегчена благодаря всасывающей способности окружающей среды: земли и воды. Крестьяне, отправляли свою продукцию с поля сразу к столу, обходясь без переработки, транспортировки, упаковки, рекламы и торговой сети, и привносили мало отходов. Овощные очистки и тому подобное скармливалось или использовалось в виде навоза как удобрение почвы для урожая будущего года. Передвижение в города привело к совершенно иной потребительской структуре. Продукцию стали обменивать, а значит, упаковывать для общего удобства. В настоящее время жители Нью-Йорка выбрасывают в день в общей сложности около 24000 т материалов. Эта смесь, состоящая в основном из разнообразного хлама, содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик и пищевые отходы. В этой смеси содержится большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, фосфорокарбонаты из флюорисцентных ламп и токсичные химикаты из бытовых растворителей, красок и предохранителей деревянных покрытий. Город размером с Сан-Франциско располагает большим количеством алюминия, чем небольшая бокситовая шахта, меди - чем средняя медная копия, и большим количеством бумаги, чем можно было получить из огромного количества древесины. Около 90% отходов в США до сих пор закапывается. Но свалки в США быстро заполняются, и страх пред загрязнениями подземных вод делает их нежелательными соседями. В густо населённых районах Европы способ захоронения отходов, как требующий слишком больших площадей и способствующий загрязнению подземных вод, был предпочтён другому - сжиганию.  Первое систематическое использование мусорных печей было опробовано в Нотингеме. Англия, в 1874 году. Сжигание сократило объем мусора на 70-90%,  в зависимости от состава, поэтому оно нашло широкое применение. Густонаселённые и наиболее значимые города вскоре внедрили экспериментальные печи. Но не везде эти проекты смогли оправдать свои затраты. Многие города, которые применяли эти печи, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава воздуха. Как видно из приведённых примеров, масштабы загрязнения окружающей среды городскими отходами таковы, что острота проблемы нарастает с каждым днём.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД.

Вода  – самое распространённое неорганическое соединение на нашей планете. Вода – основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном  движущем процессе на Земле – фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоёмах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80 -90% воды во всей соей биомассе. Потери 10-20% воды живыми организмами приводят к их гибели. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные частички. Сохраняется многолетняя тенденция нарастания загрязнения природных вод. Под загрязнением  вод понимается снижение биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ. В России практически все водные объекты подвержены антропогенному влиянию, качество воды большинства из них не отвечает нормативным требованиям. Наибольшей антропогенной нагрузке повергается Волга со своими притоками Камой и Окой. Качество вод Волжского бассейна не соответствует гигиеническому, рыбохозяйственному и другим нормативам.

Одним из основных загрязнителей  воды является нефть  и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных её выходов  в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей,  транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья. Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят всё более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Из других загрязнителей надо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных ферм, и стоки животноводческих ферм. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжёлые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высоорганизованным организмам.

Токсический эффект некоторых  наиболее

распространённых  загрязнителей вод (табл.4)