Загрезнения окружающей сруды

1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

     ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ - антропогенно обусловленные поступления вещества и энергии в окружающую среду, приводящие к ухудшению ее состояния с точки зрения социально-экономических интересов обществ

ОСНОВНЫЕ  ТИПЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ:

• Физическое (тепловое, шумовое, электромагнитно, световое, радиоактивное)
• Химическое (тяжелые металлы, пестициды, пластмассы и др. химические вещества)
• Биологическое (биогенное, микробиологическое, генетическое)
• Информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства)

Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду. 

Химические  загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а  также оказывать канцерогенное  и мутагенное действие. Например, тяжелые  металлы способны накапливаться  в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы. 

Наряду  с загрязнением окружающей среды  новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство  в природные круговороты веществ  за счет активной производственной и  сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов. 

Загрязнению подвергаются атмосфера (воздушная  среда), гидросфера (водная среда) и  литосфера (твердая поверхность) Земли. 

 

Вначале деятельность людей затрагивала  лишь живое вещество суши и почву. В 19 в., когда начала бурно развиваться  индустрия, в сферу промышленного  производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера. 

В середине 20 в. некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека. 

Рис. 1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ различными отраслями промышленности 

Хотя  химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений, для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений. Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества.

В зависимости  от особенностей циклов массообмена  загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную территорию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов – глобальные, региональные и локальные 

Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы. 

В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации  объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992) (см. также КИОТСКИЙ ПРОТОКОЛ). Главное в Протоколе – количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО2, в атмосферу в 2008–2012. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы – 100% от уровня 1990. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии – 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола. 

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров. 

В крупных  городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно поживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе. 

Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота  химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зарастание водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей. 

В качестве примера, показывающего изменения  структуры биологического круговорота  в результате деятельности человека, можно рассмотреть данные для  лесной зоны европейской части России (таблица). В доисторические времена вся эта территория была покрыта лесами, сейчас их площадь уменьшилась почти вдвое. Их место заняли поля, луга, пастбища, а также города, поселки, транспортные магистрали. Уменьшение общей массы некоторых элементов за счет общего уменьшения массы зеленых растений компенсируется внесением удобрений, которое вовлекает в биологическую миграцию значительно больше азота, фосфора и калия, чем естественная растительность. Вырубка леса и распашка почв способствуют усилению водной миграции. Таким образом, существенно увеличивается содержание соединений некоторых элементов (азота, калия, кальция) в природных водах.

Рис. 2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ опасными отходами. Основная доля опасных отходов  образуется за счет продукции химической промышленности 

2. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Приро́дные  ресу́рсы — естественные ресурсы: тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества. 

Приро́дные  ресу́рсы — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты природной среды, окружающие человека и которые используются в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей человека и общества. 

Классификация 

По  происхождению:

• Ресурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, земельные, почвенные, животного мира)
• Ресурсы природно-территориальных комплексов (горно-промышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные)

 

По  видам хозяйственного использования:

• Ресурсы промышленного производства
• Энергетические ресурсы (Горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное сырье)
• Неэнергетические ресурсы (минеральные, водные, земельные, лесные, рыбные ресурсы)
• Ресурсы сельскохозяйственного производства (агроклиматические, земельно-почвенные, растительные ресурсы — кормовая база, воды орошения, водопоя и содержания)

 

По  виду исчерпаемости:

• Исчерпаемые
• Невозобновляемые (минеральные, земельные ресурсы)
• Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира)
• Не полностью возобновляемые — скорость восстановления ниже уровня хозяйственного потребления (пахотно пригодные почвы, спеловозрастные леса, региональные водные ресурсы)
• Неисчерпаемые ресурсы (водные, климатические)

 

По  степени заменимости:

• Незаменимые
• Заменимые

 

По  критерию использования:

• Производственные (промышленные, сельскохозяйственные)
• Потенциально-перспективные
• Рекреационные (природные комплексы и их компоненты, культурно-исторические достопримечательности, экономический потенциал территории)

 

3. УРАВНЕНИЕ ПЕРЛА-ФЕРХЮЛЬСТА

 

Логистическое уравнение, также известное, как уравнение Ферхюльста (по имени впервые сформулировавшего его бельгийского математика), изначально появилось при рассмотрении модели роста численности населения. 

Исходные  предположения для вывода уравнения  при рассмотрении популяционной  динамики выглядят следующим образом:

скорость  размножения популяции пропорциональна  её текущей численности, при прочих равных условиях

скорость  размножения популяции пропорциональна  количеству доступных ресурсов, при  прочих равных условиях. Таким образом, второй член уравнения отражает конкуренцию  за ресурсы, которая ограничивает рост популяции. 

Обозначая через P численность популяции (в экологии часто используется обозначение N ), а время — t , модель сводится к дифференциальному уравнению: 

 

где параметр r характеризует скорость роста (размножения), а K — ёмкость среды (то есть, максимально возможную численность популяции). Исходя из названия коэффициентов, в экологии часто различают две стратегии поведения видов:

• r-стратегия предполагает бурное размножение и короткую продолжительность жизни особей
• а K -стратегия — низкий темп размножения и долгую жизнь.

Точным  решением уравнения (где P0 — начальная численность популяции) является логистическая функция, S-образная кривая, (логистическая кривая): 

 

Логистическая кривая для K=1 и P0=0,5 

где 

 

Ясно, что  в ситуации «достаточного объёма ресурсов», то есть пока P(t) много меньше K, логистическая функция поначалу растёт приблизительно экспоненциально: