Человечество и окружающая среда

1. Человечество и окружающая среда

1.1. Антропогенные воздействия на биосферу

Антропогенные экологические факторы – факторы, связанные с влиянием человека на окружающую природную среду.

Человек с самого начала своего существования оказывал влияние на при-роду. На первых этапах человек взаимодействовал с природной средой как обычный биологический вид, как животное и в целом входил в состав экосистемы как ее основной элемент. Уже в первобытном обществе экологическое равновесие поддерживалось стихийным путем при кочевании сообществ людей после исчерпания растительных и животных ресурсов на месте прежнего обитания, либо удалением местопроживания людей друг от друга на расстоянии, достаточное для устойчивого функционирования экологических систем. Свой негативный вклад в это устойчивое функционирование вносили болезни, низкая продолжительность жизни, небольшая численность людей.

Этот период зарождения взаимодействий человека и природы можно отнести к стихийному. Человек в основном использовал окружающие его ресурсы и практически не влиял ни на их количество, ни на их качество и не мог оказать какого-либо ощутимого воздействия на природу как в силу своей малочисленности, так и наличия какого-либо значимого средства влияния на компоненты среды.

Зачастую не было гармонии человека и природы и различие между сообществами людей по степени их развития сказывалось, лишь в степени воздействия на среду. Первобытные охотники и собиратели не только приспосабливались к природе и пользовались ее «дарами» в готовом виде, но иногда постигали некоторые закономерности, создавая, например, первые антропогенные ландшафты путем «земледелия с горящей головней». Таким способом пользовались аборигены Тасмании и Австралии, выжигавшие леса с целью повышения «удачливости» в охоте, но это в конце концов существенно изменило растительный покров, климат и вызвало активную почвенную эрозию, способствовав опустыниванию.

Сформировавшись, человеческое общество прошло следующие этапы взаимодействия с природой :

- переход к производству и применению орудий труда как первому звену взаимоотношений людей и природы;

- переход к искусственному производству энергии, расширившему возможности в преобразовании природы;

- промышленная и научно-техническая революция;

- искусственное воспроизводство и сохранение окружающей среды – протоносфера.

В конце второго тысячелетия рост численности населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными планетарного масштаба. Преобразования ландшафтов в города и иные поселения человека, в сельскохозяйственные угодья и промышленные комплексы охватили уже более 20% территории суши. Объем перемещаемого в процессе производственной деятельности вещества в настоящее время на порядок выше вовлеченного в естественные рельефообразующие процессы. Расход кислорода в промышленности и на транспорте составляет в масштабах всей биосферы порядка 10% планетарной продукции фотосинтеза; в некоторых странах техногенное потребление кислорода превышает его производство растениями. В наше время антропогенное воздействие становится направляющей силой эволюции экосистем (см. табл.2)

По А.Н.Тетиору, к антропогенным воздействиям относят все виды угнетающих природу воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком. Антропогенные воздействия подразделяют на: - загрязнения – внесение в среду не характерных для нее новых физических, химических или биологических агентов (элементов, соединений, веществ, объектов) или превышение имеющегося естественного уровня этих агентов; иногда считают, что загрязнение – это изъятие элементов из экосистем;

- технические преобразования и разрушения природных систем и ландшафтов – в процессе добычи природных ресурсов, при сельскохозяйственных работах, строительстве и т.д.;

- исчерпание природных ресурсов (полезные ископаемые, вода, воздух, биологические компоненты экосистем);

- глобальные климатические воздействия (изменения климата в связи с хозяйственной деятельностью человека);

- эстетические нарушения (изменение природных форм, неблагоприятные для визуального и иного восприятия; разрушение историко-культурных ценностей и т.д.). Таблица 2.

Таблица 2

Динамика показателей состояния окружающей среды

В результате человек воздействует на биосферу и изменяет состав, круговорот и баланс веществ; тепловой баланс приповерхностной части Земли; структуру земной поверхности (при сельскохозяйственных работах, перемещении вскрытых пород; проходке карьеров, в результате застройки городов, при дорожном строительстве; при сооружении искусственных водоемов – каналов, водохранилищ, мелиорации и т.д.); истребляя, а также перемещая в новые места обитания ряд видов животных и сорта растений (табл.3).

В условиях антропогенных нагрузок для устойчивого функционирования экосистем человек должен сам играть роль компенсаторного регулятора, озеленяя землю в местах вырубленных лесов, очищая воду, воздух и т.д.

Таблица 3.

Главные загрязнители биосферы

Загрязнения. По Р.Парсону, загрязнения подразделяют в зависимости от типа, источника, последствий и мер контроля на сточные воды и другие нечистоты, поглощающие кислород; носители инфекции; вещества, представляющие питательную ценность для растений; минералы и неорганические кислоты и соли; твердые стоки; радиоактивные вещества и т.д. (табл.4).

Таблица 4.

Следует заметить, что принципиально загрязнения могут быть и естественными, возникающими в результате мощных природных процессов – извержение вулканов с огромными по массе выбросами пыли, пепла, газов, пара и т.д.; лесные и степные пожары; наводнения; пылевые и песчаные бури и т.п.

Необходимо остановиться на таком важном понятии как загрязнитель, которое широко используется в современной экологической и природной литературе. Под ним понимается любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (главным образом микроорганизмы), поступающий в окружающую среду или возникающий в ней в количестве, выходящем за рамки обычного, и вызывающий загрязнение среды. Выделяют естественные (природные), антропогенные, а также первичные (непосредственно из источника) загрязнения и вторичные (в ходе разложения первичных или химических реакций с ними). Еще различают стойкие (неразлагающиеся) загрязнители, которые аккумулируются в трофических цепях.

Поступление различных загрязнителей в природную среду может иметь ряд нежелательных последствий: нанесение ущерба растительности и животному миру (снижение продуктивности лесов и культурных растений, вымирание животных), нарушение устойчивости природных биогеоценозов; нанесение ущерба имуществу (коррозия металлов, разрушение архитектурных сооружений и пр.); вред для здоровья человека и т.д. Многие из загрязнителей (пестициды, полихлордифенилы, пластмассы) крайне медленно разлагаются в естественных условиях, а токсичные соединения (ртуть, свинец) вообще не обезвреживаются.

Если до 40-х годов ХХ века еще доминировали натуральные продукты (хлопок, шелк, шерсть, мыло, каучук, пища, свободная от добавок, и т.п.), то в настоящее время в промышленно развитых странах они заменены синтетическими, которые трудно (или не полностью) разлагаются и загрязняют среду. Это прежде всего синтетические волокна, моющие средства (детергенты, отбеливатели), пища с добавками, минеральные удобрения, синтетический каучук и др.(Т.Миллер, 1993г.).

Особенно много загрязнителей, поступающих в окружающую среду, образуется при получении энергии в результате сжигания ископаемого топлива. Человек, высвобождая солнечную энергию таким путем, ускоряет круговорот веществ и энергии в природе. Отходы производства и загрязнители атмосферы (оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и др.) нарушают естественный круговорот углерода, способствуя возникновению ряда негативных последствий (парниковый эффект, фотохимический смог и др.). Большое количество загрязнителей поступает в атмосферу от различных отраслей промышленности, в частности металлургические предприятия мира ежегодно выбрасывают более 150тыс. т меди, 120 тыс. т цинка, 90 тыс. т никеля, кобальта, ртути. Так, Норильский горно-металлургический комбинат ежегодно выбрасывает в атмосферу только сернистых соединений до 2200 тыс.т, что приводит к гибели значительного числа растительных сообществ, создавая значительную угрозу здоровью и жизни многих других живых организмов. В радиусе до 120 км от комбината отсутствует естественное возобновление деревьев, а ежегодный прирост и первичная биологическая продуктивность минимальны.

Загрязнители воды – это все химические вещества, так или иначе загрязняющие воду, делающие ее непригодной для питья или же вредной для гидробионтов. Среди загрязнителей водной среды выделяют: легко поддающиеся разложению органические вещества (бытовые стоки); трудно или совсем неподдающиеся разложению (главным образом промышленные стоки); соли (хлориды, сульфаты, нитраты и пр.) и соединения тяжелых металлов (ртути, кадмия, свинца, ниобия и др.). Разнообразие загрязнителей, поступающих из различных отраслей промышленности, показано в табл.5.

Таблица 5.

Преобладающие загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности

Примерно столько же загрязнителей окружающей среды образуется в сельском хозяйстве. Особую опасность создает применение фосфорорганических пестицидов, которые представляют собой сильнодействующие токсины, вызывающие массовую гибель птиц.

Все загрязнения подразделяются на четыре основные группы: физическое, химическое, биологическое и эстетическое.

Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Так, тепловое воздействие проявляется, например, в деградации вечной мерзлоты, со связанными с зонами распространения вечномерзлых пород мерзлотными процессами и явлениями (термокарст, солифлюкция, наледи и др.); даже в изменении структурных особенностей некоторых грунтов при высоких температурах (под металлургическими печами, кирпичными заводами и т.п.) и условии жизни людей. Изменение теплового режима в сезонных колебаниях температуры в районе г.Красноярска за счет выпусков воды из водохранилища Красноярской ГЭС выразилось в снижении температуры в р.Енисей летом и ее повышении зимой относительно температуры окружающего воздуха. Это, кстати, как показывают некоторые данные, сказалось на количестве острых респираторно-вирусных заболеваний у жителей г.Красноярска.

Источниками теплового загрязнения в городе служат подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160ºС), теплотрассы (50-150ºС), сборные коллекторы и коммуникации (35-45ºС) и т.д. Сюда относятся воздействие шума и электромагнитное излучение, причем источниками последнего служат высоковольтные линии электропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры, радиотелефоны. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечаются повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии.

Химическое загрязнение – увеличение количества химических компонентов в определенной среде, а также проникновение в нее химических веществ, которые ей не присущи, или в концентрациях, превышающих обычную норму. Именно этот вид загрязнений является наиболее опасным для природных экосистем и качества жизни человека в связи с тем, что он поставляет в природную среду различные токсины (аэрозоли, тяжелые металлы, пестициды, детергенты, пластмассы и другие химические вещества и соединения). По некоторым данным, в настоящее время в окружающей среде содержится от7 до 8,6 млн химических веществ, при чем их перечень ежегодно пополняется еще примерно на 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны те, которые включены в известный «список ЮНЕСКО», а это почти 200 наименований: бензол, бенз(а)пирен, пестициды (ДДТ, элдрин, линдан и др.), асбест, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.), разнообразные красители и пищевые добавки. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), мире около 600 млн. человек подвергается воздействию атмосферы с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд. человек, т.е. каждый шестой житель Земли, с вредной для здоровья концентрацией взвешенных частиц.

Биологическое загрязнение – случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства, а также в природные экосистемы чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое); часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов. Особенно загрязняют среду те промышленные производства, которые изготовляют антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и т.п., т.е. предприятия микробиологической промышленности, при промышленном биосинтезе и существующих технологиях, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению относят преднамеренную или случайную интродукцию или чрезмерную экспансию живых организмов – это, к примеру, известные переселния кроликов и овец в Австралию, пресноводной рыбы – ратана в водоемы Центральной России. Кроме того, в городах наличие свалок и несвоевременная уборка твердых бытовых отходов привели к численному росту синатропных животных: крыс, голубей, ворон, насекомых и др.

Эстетическое загрязнение, связанное с деятельностью человека преднамеренное или случайное изменение визуальных доминант природных или антропогенных ландшафтов. В отдельных случаях возможно возникновение данного вида загрязнений вследствие естественных причин. Этими причинами служат природные катастрофы: землетрясения, цунами, сели, лавины, оползни, обвалы, наводнения, смерчи, тайфуны и торнадо. Указанные чрезвычайные ситуации могут быть весьма масштабными и приводят к значительным изменениям даже в рельефе местности: при землетрясениях в результате обвалов возникают озера, а на месте гор возникают плоские равнины и т.п. Но в данном случае даже при масштабных изменениях в среде в целом экосистемы значительных объемов остаются способными к самовосстановлению, и хотя оно может длиться достаточно долго, но природа «раны залечивает весьма умело».

Эстетические загрязнения техногенного происхождения практически всегда связаны со строительной (градостроительной и гидротехнической) деятельностью, горнодобывающей промышленностью, сельским хозяйством и т.п. Практически всегда, во всяком случае до последнего времени, эти действия создают сооружения или изменяют природные ландшафты в значительных масштабах и главное «неадекватные» сложившимся визуальным образом. Изменения визуальных доминант негативно влияют на параметры, определяющие качество жизни человека, вызывая иногда даже психофизические расстройства и другие изменения в здоровье людей.

А.Н.Тетиор подчеркивает, что из всех антропогенных воздействий именно загрязнения – фактор, наиболее существенно разрушающий природу, приводящий как к необратимому изменению отдельных экосистем и биосферы в целом, так и к потере материальных ценностей (сельхозпродуктов и др.), энергии, труда, затраченного человеком. Однако большой вред наносится и техническими преобразованиями, и разрушением природных систем в процессе градостроительства, дорожного, гидротехнического, энергетического и других видов строительства, при добыче полезных ископаемых и т.д. Например, застройка и асфальтирование больших территорий в городах выводит из естественного оборота определенную часть земной поверхности, но одновременно существенно изменяет гидрогеологический режим, процессы испарения влаги и т. п., что в целом прерывает сложившиеся связи в системах биосферы.