Современное состояние и негативные факторы среды обитания

СОДЕРЖАНИЕ:

ТЕМА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НЕГАТИВНЫЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

В процессе развития цивилизации перед  человечеством возникло и стоит  множество сложных проблем по его выживанию. Среди них проблемы изменения климата, деградации мировой экологической системы, катастроф техногенного, природного и социального характера.

Проблема изменения климата  Земли приобрела планетарный масштаб. Главный источник её угрозы -скопление в атмосфере парниковых газов, которые могут вызвать и уже начинают вызывать так называемый парниковый эффект. Было доказано, что он возникает в результате способности содержащихся в атмосфере водяного пара и некоторых газов пропускать коротковолновую солнечную радиацию и, напротив, поглощать и переизлучать длинноволновую земную радиацию. Задерживая отдачу поверхностью Земли в космос солнечного и глубинного тепла, они тем самым вызывают тепловой эффект - наподобие стекла в парнике. Величина, характеризующая способность поверхности отражать падающий на неё поток солнечного излучения, называется альбедо, доля такой отражённой энергии на Земле оценивается примерно как 0, 28. Собственно, аналогичная ситуация существует и на других планетах. Например, на Венере в результате действия парникового эффекта температура достигает 523° С

Было доказано также, что главную  роль в образовании парникового  эффекта играет водяной пар, с  которым связано образование облачных систем: планетарное альбедо на 70 % определяется облаками. Но многое зависит и от содержания парниковых газов - углекислого газа, метана, озона, закиси азота, хлорфторуглеродов. О влиянии углекислого газа на нагрев атмосферы ещё в конце 19 века писал шведский физикохимик С. Аррениус. Затем это явление было изучено более полно, но считалось, что парниковое влияние не может быть существенным.

Далее учёные-климатологи и  палеогеографы обратились к изучению прошлых климатов Земли. Они установили, что на протяжении геологической истории нашей планеты не раз происходило чередование периодов потепления и похолодания. В качестве трёх главных тепловых эпох прошлого обычно выделяют климатические оптимумы плиоцена (3-4 млн. лет назад), последнего межледникового периода (125 тыс. лет назад) и голоцена (5-6 тыс. лет назад). Все они могут служить подтверждением того, что даже сравнительно небольшие амплитуды среднегодовых температур могли оказывать очень большое воздействие на биосферу планеты.

Учёные считают, что если сохранятся современные темпы роста температуры на 0,3 С° за десять лет, то к 2025 году она поднимется на 1° С. Поскольку поверхность суши будет нагреваться быстрее океана, наибольшие изменения коснутся ландшафтов северных широт. Подъём же уровня моря будет равен примерно 6 мм в год и, следовательно, составит 15 см. Имеются и сценарии, по которым средняя температура будет увеличиваться лишь на 0,1 - 0,2° С за десять лет, так что общее потепление скажется меньше.

Тем не менее, даже сравнительно небольшой  подъём уровня Мирового океана может  поставить серьёзные проблемы перед многими приморскими (особенно низменными) странами. Последствия этого явления могут быть прямыми (затопление низменных территорий, увеличение размыва берегов) и косвенными (потери ресурсов пресной воды из-за подъёма грунтовых вод и проникновения солёной морской воды в водоносные горизонты). Особенно опасен подъём уровня Мирового океана для таких развивающихся стран, как Бангладеш, Египет, Гамбия, Индонезия, Мальдивская Республика, Мозамбик, Пакистан, Сенегал, Суринам и Таиланд. Например, в Бангладеш подъём уровня моря только на 1 м заставит сменить место жительства 10 % населения этой страны. В Египте подъём этого уровня только на 50 см приведёт к затоплению большей части дельты Нила и мест обитания 16 % его жителей. Ещё большую угрозу такой подъём представлял бы для Мальдивских островов, которые состоят из двадцати атоллов; 80 % их территории расположены ниже 1 м над уровнем моря. Из стран Европы подъём уровня океана был бы особенно опасен для Нидерландов.

Однако ряд учёных считает, что переполох, вызванный мрачными прогнозами относительно угрозы потепления и угрозы подъёма уровня Мирового океана, явно преувеличены. То же относится и в целом к последствиям парникового эффекта. Напротив, этот эффект может иметь и положительные хозяйственные проявления - например, повлиять на рост урожайности сельскохозяйственных культур и увеличение площади пахотных земель благодаря интенсификации фотосинтеза. По мнению академика А. Л. Яншина предположение о таянии материковых льдов Антарктиды и Гренландии также необоснованно. В качестве главного довода он приводит тот факт, что ледниковый щит Антарктиды образовался 35 млн. лет назад и с тех пор «пережил» немало эпох потепления климата Земли, причём гораздо более значительных, чем то, которое ожидается в процессе современного потепления.

Проблема деградации мировой экологической  системы. С известной степенью условности её условно можно расчленить на три составные части: 1) деградация окружающей природной Среды в результате нерационального природопользования, 2) загрязнение её отходами человеческой деятельности, 3) «отравление» её теми же отходами.

Яркими примерами деградации окружающей природной среды в результате нерационального природопользования могут служить обезлесение и истощение земельных (почвенных) ресурсов.

Процесс обезлесения выражается в  сокращении площади под естественной растительностью, преяеде всего лесной. По существующим оценкам, во время неолитической революции и возникновения земледелия и скотоводства лесами было покрыто 62 млрд. га суши, а с учётом кустарников и перелесков - 75 млрд. га, или 56 % всей её поверхности. В результате продолжающегося уже 10 тысяч лет сведения лесов их общая площадь сократилась до 40 млрд. га, а средняя лесистость - до 30%. Однако при сравнении этих показателей нужно иметь в виду то, что девственные, не тронутые человеком леса занимают в наши дни лишь 15 млрд. га - главным образом в России, Канаде, Амазонии. В большинстве других районов все, или почти все, первичные леса были заменены вторичными, в том числе сажеными лесами. Только в 1850 - 1980 годах площади лесов на Земле сократились на 15%. В этот период происходило особенно активное наступление земледелия и животноводства, а затем и промышленно-городской застройки на леса умеренного пояса северного полушария. 2.

К сожалению, в наши дни  сведение лесов продолжается быстрыми темпами; ежегодно уничтожается более 20 млн. га. Лесные массивы исчезают по мере расширения пахотных угодий и пастбищ, роста заготовки древесины. Особенно угрожающее положение сложилось в зоне тропических лесов, где, по данным продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), в середине 80 - х годов ежегодно уничтожалось 11 млн. га, а в начале 90 - х годов примерно 17 млн. га тропических лесов уже уменьшилась на 20 - 30 %. Если ситуация не изменится, то через полвека может произойти их окончательная гибель. Тем более, что тропические леса вырубаются со скоростью, которая в 15 раз превосходит их естественное восстановление. Между тем именно эти леса обычно называют «лёгкими планеты», поскольку с ними связано поступление кислорода. Именно в них сосредоточено более половины всех видов флоры и фауны, представленных на Земле. Так что здесь действительно можно вести речь о деградации глобальной экологической системы.

Деградация земельных (почвенных) ресурсов в результате расширения земледелия и животноводства также происходила на протяжении всей истории человечества. Ученые подсчитали, что в результате нерационального землепользования человечество за исторический период своего существования уже потеряло 2 млрд. га некогда продуктивных земель, что значительно превышает всю современную площадь пашни. И в наши дни в результате процессов деградации почвы ежегодно из мирового сельскохозяйственного оборота вызывает как минимум 6 - 7 млн. га плодородных земель, которые теряют своё плодородие и превращаются в пустоши. Потери почвы можно оценивать не только по площади, но и по весу. Так, американские учёные подсчитали, что лишь пахотные земли нашей планеты ежегодно теряют 24 млрд. т плодородного почвенного пояса на юго-востоке Австралии. Причём более половины всех этих потерь в конце 80 - х годов приходилось на четыре страны: Индию (6 млрд. т), Китай (3, 3 млрд. т), США (3 млрд. т) и СССР (3 млрд. т).

Наиболее отрицательное  воздействие на почвы оказывают водная и ветровая эрозия, а также химическая (засорение тяжёлыми металлами, химическими соединениями) и физическая (разрушение почвенного покрова при горных, строительных и других работах) деградации. Среди причин деградации особо выделяется чрезмерное пастбищное скотоводство (перевыпас скота), наиболее характерное для многих развивающихся стран. Большую роль играют также оскудение и вымирание лесных массивов и сельскохозяйственная деятельность, например, засоление при орошаемом земледелии.

В целом процесс деградации почв особенно интенсивно протекает на засушливых землях, которые в совокупности занимают 6, 1 млрд. га и в наибольшей мере характерны для Азии и Африки. В пределах засушливых земель находятся и главные районы опустынивания, где перевыпас скота, сведение лесов и нерациональное орошаемое земледелие достигли самого высокого уровня. По имеющимся оценкам, общая площадь опустынивания аридных земель в мире достигает антропогенное опустынивание, обычно оценивается в 900 млн. га, к тому же она ежегодно увеличивается на 6 млн. га, что примерно равно площади Латвии. По расчетам С. И. Брука и В. В. Покшишевского, в аридных и семириадных районах мира живет 650 млн. человек, в том числе в аридных районах - 100 млн. человек. Анализ показывает, что во всех крупных регионах мира наиболее подвержены опустыниванию пастбищные земли. В Африке, Азии, Северной и Южной Америке, Австралии и Европе опустынивание затронуло уже 70 - 80 % всех пастбищ, расположенных в засушливых районах. На втором месте стоят неорошаемые обрабатываемые земли (особенно в Азии, Африке и Европе), на третьем - орошаемые земли (особенно в Азии).

В России деградации земель приняла  также очень большие масштабы. Настоящим бичом сельского хозяйства стала водная и ветровая эрозия, которая ныне охватывает 2/3 пахотных земель. Площадь эродированных земель уже превысила 60 млн. га и ежегодно возрастает на 400 - 500 тыс. га, а потери верхнего плодородного слоя почвы достигают 1, 5 млрд. т. За последние 20 лет площади эродированных, засоленных и подкисленных земель увеличилось в два раза, а содержание гумуса в почвах уменьшилось на 10-13%. Общий ущерб от эрозии почв оценивается в 18-25 млрд. рублей ежегодно, в основном за счет снижения урожайности. Надо учитывать и то, что за последние четверть века площадь сельскохозяйственных угодий в стране сократилась на 33 млн. га.

Вторая причина деградации мировой  экологической системы - загрязнение её отходами производственной и непроизводственной деятельности человека. Количество этих отходов в последнее время приняло размеры, которые стали угрожать самому существованию цивилизации. И вполне можно согласиться с академиком Н. Н. Моисеевым, заметившим, что «ни один живой ввд не способен жить в среде, образованной отбросами его жизнедеятельности». В свою очередь эти отходы могут быть твёрдыми, жидкими и газообразными.

В научной литературе нет единой оценки количества твёрдых отходов, вызываемых хозяйственной деятельностью человека. Некоторое время назад для всего мира они большей частью оценивались в 40-50 млрд. т в год с расчётом увеличения до 100 и более млрд. т к 2000 году. По имеющимся прогнозам к 2005 году объём таких отходов может возрасти ещё в 4-5 раз. При этом необходимо также учитывать, что в настоящее время лишь 5-10 % всего добываемого и получаемого сырья переходит в конечную продукцию, тогда как 90-95 % его в процессе переработки превращается в прямые отходы.

Ярким примером страны с «многоотходной»  технологией может служить Россия. Достаточно сказать, что в СССР ежегодно образовывалось примерно 15 млрд. т твёрдых отходов, а в России таких отходов образуется 7 млрд. т. Общее же количество твёрдых отходов производства и потребления, находящиеся в отвалах, полигонах, хранилищах и свалках, достигает 80 млрд. т.

По душевому показателю твёрдых  бытовых отходов лидируют США, где на каждого жителя за год приходится в среднем 500-600 кг мусора. Несмотря на всё увеличивающуюся утилизацию твёрдых отходов, в большинстве стран она либо находится в начальной стадии, либо отсутствует, что ведет к загрязнению литосферы.

А жидкие отходы загрязняют прежде всего гидросферу, причём в качестве главных загрязнителей здесь выступают сточные воды и нефть.

Общий глобальный объём сточных  вод в начале 90-х годов достиг 1800 кмЗ. Их разбавление и очищение стало самой крупной статьей расходования в странах Азии, Северной Америки и Европе¹.

Нефтяное загрязнение отрицательно сказывается прежде всего на состоянии  морской и воздушной среды, поскольку нефтяная плёнка ограничивает газо-, тепло - и влагообмен между ними. По минимальным оценкам ежегодно в Мировой океан попадает примерно 3, 5 млн. т нефти и нефтепродуктов. В результате деградация водной среды в наши дни также приняла глобальный характер. Около 1, 3 млрд. человек пользуются в быту только загрязнённой водой, что служит причиной многих эпидемических заболеваний. Загрязнение рек и морей снижает возможности рыболовства.

Не меньшую, если не большую, тревогу  вызывает загрязнение атмосферы  пылевидными и газообразными  отходами, выбросы которых в наибольшей степени связаны со сгоранием минерального топлива и биомассы, но также с горными, строительными и другими земляными работами.

К числу главных загрязнителей  обычно относят твёрдые частицы (аэрозоли), диоксид серы, окислы азота  и оксид углерода. Ежегодно в атмосферу  Земли выбрасывается около 60 млн. т твёрдых частиц, которые способствуют образованию смока и затрудняют видимость в атмосфере. Диоксид серы (100 млн. т) и оксиды азота (около 70 млн. т) служат главным источником образования кислотных осадков. Большое воздействие на газовый состав атмосферы оказывают выбросы оксида углерода (175 млн. т). Почти 2/3 всех мировых выбросов этих четырёх загрязнителей приходится на экономически развитые страны Запада, в том числе на США - 120 млн. т. В России в конце 80-х годов их выбросы от стационарных источников и автомобильного транспорта составляли около 60 млн. т (в СССР - 95 млн. т).

Но ещё более масштабный и  опасный аспект экологического кризиса  связан с воздействием на нижние слои атмосферы так называемых парниковых газов, и, прежде всего, диоксида углерода и метана. Диоксид углерода поступает в атмосферу как в результате разрушения биоты человеком, при котором она распадается на воду и углекислый газ (1/3 всех поступлений), так и в особенности вследствие сгорания минерального топлива (2/3). Источниками поступления в атмосферу метана служат сжигание биомассы, некоторые виды сельскохозяйственного производства, утечка его из нефтяных и газовых скважин. Хотя метан даёт гораздо больший парниковый эффект, чем углекислый газ, последний более устойчив в атмосфере и к тому же его эмиссия превышает эмиссию метана в 25-30 раз.

Парниковыми эти газы называются потому, что, попадая в атмосферу, они  усиливают парниковый эффект, создавая на Земле ту «тепличную» температурную среду, в которой только и может существовать биологическая жизнь. Дело в том, что солнечная энергия, проникающая через атмосферу к земной поверхности, разогревает её только до-18° С. И лишь благодаря парниковым газам происходит экранирование и вторичное отражение на Землю этих потоков тепловой энергии, в результате чего достигается повышение средней температуры до +15° С. Такой самоподдерживающийся баланс газов в земной атмосфере создавался в течение миллионов лет. Но теперь он оказался нарушенным - прежде всего вследствие резкого увеличения поступлений диоксида углерода.