Экология и здоровье человека
методическая разработка на тему

ЭКОЛОГИЯ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

В последние годы мы часто слышим и употребляем слово «экология», но вряд ли можно считать, что все понимают под ним одно и то же. Родоначальником был в 1866 году немецкий зоолог Эрнст Геккель, который ввел этот термин в обиход для обозначения «общей науки об отношениях организмов к окружающей среде», куда мы относим в широком смысле все «условия существования». Определил экологию как науку об экономике природы.

Экология – это наука, изучающая все сложности взаимосвязи  взаимоотношений в природе рассматриваемые Дарвином, как условия борьбы за существования.

Это понятие, первоначально довольно узкое, в дальнейшем расширялось, какое-то время и экология развивалась как одна из биологических наук, изучающая не отдельные организмы, а структуру и функционирование биологических систем — популяций, видов, сообществ — и их взаимодействий друг с другом и с окружающей средой. Такое или близкое определение экологии можно найти во многих современных энциклопедиях и справочниках.

Но сейчас понятие «экология» уже далеко вышло за рамки того, что вкладывалось в него Эрнстом Геккелем и что указывается в справочниках и энциклопедиях. Теперь это уже самостоятельная наука об окружающей среде (с точки зрения ее взаимодействий с живыми организмами и, прежде всего с людьми).

Экология человека – это комплексное научное и научно-практическое направление исследований взаимодействия народонаселения (популяций) с окружающей социальной и природной средой. (В.Н. Казначеев)

Изучает социальные и природные закономерности взаимодействия человека и человечества в целом с окружающей космопланетарной средой, проблемы развития народонаселения, сохранения его здоровья и работоспособности, совершенствование физических и психических возможностей человека.

Такого расширения содержания экологии и смещения в нем акцентов потребовал стремительный количественный рост человечества, которое начало осознавать опасности, угрожающие всей планете (ядерная катастрофа, возможный парниковый эффект и тому подобное), уже столкнулось в своей практике с ограниченностью природных ресурсов (в том числе энергетических) и воочию увидело губительные побочные воздействия неразумной хозяйственной деятельности на окружающую среду — экологические катастрофы, как Чернобыль и Арал. В связи с этим современная экология ставит во главу своих интересов взаимодействия человека с экологическими системами, всей окружающей средой.

Человек и окружающая среда: история взаимодействия

Интересно, что многие исследователи, сам факт появления и значительного распространения человека на Земле называют одной из крупнейших экологических катастроф древности.

Многие исследователи сходятся на том, что до появления человека, в частности, в Исландии до 40% площади острова были заняты березовыми лесами с примесью ивы, рябины и можжевельника. Со времени освоения Исландии викингами леса стали быстро сокращаться, и ныне их площадь не превышает 0,5%.

Выжигание растительности, рыхление поверхности земли в сочетании с уничтожением деревьев и кустов наносит значительный ущерб почве, приводит к эрозии. Поэтому осваиваемые первобытным человеком участки земли вскоре приходили в полную непригодность и люди вынуждены были искать новые территории. Следами тех экологических катастроф древности, выглядящими сегодня в наших глазах, как извечные степи и пустыни, планета покрыта до сих пор.

сс Медицинская экология - наука, изучающая характер взаимодействия человека и окружающей среды, устанавливающая причинно-следственные связи между качеством среды и состоянием здоровья, разрабатывающая методы диагностики и профилактики неблагоприятного влияния факторов окружающей среды на человека.

Связь с гигиеной.

Гигиена – отрасль медицины, изучающая влияние ОС и производственной деятельности на здоровье людей и разрабатывающая оптимальные научно-обоснованные требования к условиям жизни и труда населения.

Гигиена в отличие от экологии человека ограничивается местом непосредственного обитания и работы человека (жилище, предприятие, населенных мест).

Основные законы экологии

- Все связано со всем 

Изменения, произведенные в одном компоненте экосистемы, могут привести к неблагоприятным последствиям в функционировании всей экосистемы. Не всегда разумная деятельность человека способна предвидеть последствия своей деятельности.

- Все должно куда-то деваться

Бытовые и производственные отходы, попадая в природную среду, не исчезают бесследно. У природы все меньше остается запасов прочности, чтобы справляться с переработкой загрязняющих веществ, и этот факт является основным, разрушающим естественные экосистемы биосферы и оказывающим вредное влияние на человека.

- Природа знает лучше

Человеческое общество самонадеянно преобразовывает природу, нарушая ход естественных процессов. Последствия преобразований, призванных улучшить среду обитания человека, делают ее все менее благоприятной для жизни всех существ на Земле и постепенно самого человека.

- Ничто не дается даром

Человек не может бесконечно расходовать природные ресурсы, загрязнять окружающую природу. Человечество должно осознать, что любые его действия оплачены расходом природных ресурсов. Все виды взаимодействия человека с природой должны оцениваться с точки зрения сохранения природных экосистем.

В настоящее время экология распалась на ряд научных отраслей и дисциплин. Несмотря на это в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии.

По размерам объектов изучения экология делится на

-аутоэкологию (организм и его среда),

-популяционную экологию (популяция и ее среда),

-географическую, глобальную.

По отношению к предметам изучения экология:

- микроорганизмов

- грибов

- растений

- животных

- человека

- сельскохозяйственную

- промышленную

- общую (как теоретическую обобщающую дисциплину).

По средам и компонентам экология:

- суши

- пресных водоемов

- морскую

- крайнего Севера

- высокогорий

- химическую.

В системе экологии человека выделяют:

- социальную экологию (взаимоотношения социальных групп общества с их средой жизни),

- экологию индивида,

- экологию человеческих популяций.

Экологический фактор – любое условие среды, на которое живое реагирует приспособительными реакциями.

Классификация экологических факторов (Г.В. Стадницкий, А.И. Родионов, 1996)

Классификация  по Реймерсу

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ -  вероятность  разрушения среды обитания человека, связанных с ним растений и животных в результате неконтролируемого развития экономики, отставания технологий,  естественных и антропогенных аварий и катастроф,  вследствие чего нарушается приспособление живых систем к условиям существования.

Термин «безопасность», пожалуй, еще многозначительнее, чем термин «опасность».

Так в толковом словаре русского языка (Ожегов и Шведова, 1992) безопасность трактуется как «Состояние, при котором не угрожает опасность, есть защита от опасности», т.е. безопасность определяется через опасность.

Что имеют в виду, когда говорят об экологической безопасности.

Определений несколько.

Экологическая безопасность – это состояние защищенности человека от стихийных бедствий, наводнений, катастроф и др. катаклизмов природы, а также последствий антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Экологическая безопасность – совокупность действий, состояний и процессов, прямо или косвенно не приводящих к жизненно важным ущербам, наносимым природной среде, отдельным людям и человечеству (Реймерс).

Последнее определение наиболее удачное, т.к. в нем говорится о том, что человек, общество в целом поставлено в зависимость от свойств окружающей среды (ОС), совокупно определяемых естественными процессами и антропогенным воздействием.

Основными принципами экологической безопасности являются: предотвращение экологической опасности до ее зарождения, уменьшение последствий и компенсация ущерба.

ЗОНА ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ- участки  территорий, где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения окружающей среды,  влекущие за собой нарушение здоровья населения, нарушение равновесия естественных экосистем, прежде всего повреждение генетических фондов растений и животных.

ЗОНА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО БЕДСТВИЯ- участки территорий, где в результате хозяйственной либо иной деятельности, а также естественных катаклизмов произошли необратимые  изменения окружающей среды,  влекущие за собой увеличение заболеваемости и смертности населения, разрушение биогеоценозов.

Экологическая безопасность – может быть рассмотрена в

- глобальных

- региональных

- локальных

фактически же она характеризует экосистемы различного ранга – от биогеоценозов до биосферы в целом.

Достижима ли экологическая безопасность!?

Конечно, абсолютная безопасность недостижима!

Человека с момента рождения подстерегают многочисленные опасности, многие из которых очевидны.

Безопасность как отдельного человека, так и общества в целом гарантировать невозможно.

Можно только повышать ее уровень путем снижения уровня опасности, т.е. устраняя или нейтрализуя источники последней.

Таким образом, «безопасность» понимается как защищенность.

Источники экологической опасности по своим масштабам, потенциальной или реальной угрозе далеко не одинаковы.

На локальном уровне в одной только России существуют тысячи таких источников и справиться с ними в некоторых случаях можно в короткое время ценой относительно небольших финансовых затрат.

Однако с увеличением их масштабов (вплоть до глобальных) задачи резко усложняются во всех аспектах.

Заблуждением является представление о возможности справиться с глобальным экологическим кризисом и обеспечить ЭБ человечества с помощью одних только экономических и технологических средств.

Освоение новых

- «экологически чистых» источников энергии,

- переход на малоотходные технологии и т.п. меры едва ли решат проблему, поскольку в мире действует закон «Любые технические достижения в первую очередь дают ожидаемые результаты, а во вторую – негативные побочные и пост-эффекты, зачастую перекрывающие выгоды, полученные от первых» (Энгельс).

В качестве примера:

1) С уменьшением общего объема отходов любого производства их токсичность и экологическая опасность возрастает.

Электростанции работающие на ископаемом топливе и атомные.

2) Освоение экологически чистой энергии ветра неожиданно обернулось акустическим (инфразвуковым) загрязнением.

3) термоядерная энергетика с ее практически неисчерпаемыми ресурсами не снимет с повестки дня проблему теплового загрязнения.

Таким образом, мы приходим к неутешительным выводом:

Научно-технический прогресс (НТП) не отменяет и даже не отдаляет глобальные экологические проблемы.

Что делать?

Большинство ученых сходятся во мнении:

«Для обеспечения глобальной ЭБ необходима коренная переориентация систем ценностей:

- от стремления к максимальному и неограниченному экономическому росту как средству удовлетворения растущих потребностей.

- к стремлению сохранить биосферу Земли с ее уникальной способностью стабилизировать ОС и в локальном и в глобальном масштабах,

- от антропоцентрического мышления – к биосферному.

Это задача очень сложная хотя бы потому, что биосферное мышление потребует отказа от максимально возможного экономического роста.

Подавляющее большинство не будет понимать, почему оно должно жертвовать своими личными интересами ради какой-то биосферы, или почему бы не пойти на такие жертвы в первую очередь гражданам других стран.

В связи с этим необходимо повышать экологическое образование.

Экологически опасные факторы (ЭОФ) представляют собой также воздействия окружающей среды, которые способствуют и/или приводят к качественным и количественным нарушениям в экосистемах (от любого сообщества живых существ и среды их обитания, вплоть до биосферы в целом), к тем изменениям, которые оказывают влияние на жизнеспособность и адаптацию популяций, размножение, рост, поведение и выживание отдельных особей.

Источники экологической опасности

Обратимся к источникам экологической опасности и посмотрим, что угрожало и продолжает угрожать человечеству?!

По ходу развития  цивилизации перед человечеством  неоднократно  возникали сложные проблемы, порою и планетарного  характера.  Но  все  же  это  была далекая  предыстория,  своего  рода  “инкубационный  периуд”   современных глобальных проблем. В полной мере эти проблемы проявились  уже  во  второй половине и, в особенности, в последней четверти XX века, то есть на рубеже двух веков и, даже, тысячелетий. Они были вызваны к жизни целым комплексом причин, отчетливо проявившихся именно в этот период.    В  самом  деле,  никогда  прежде   само  человечество   не   возрастало количественно в 2,5 раза при жизни только одного поколения, наращивая тем самым силу “демаграфического пресса”. Никогда до  этого  человечество   не вступало  в  период  научно  -  технической  революции,  не  доходило   до постиндустриальной стадии развития, не открывало дороги в космос.  

Да  и  само количество глобальных  проблем  варьирует  в  очень  широких  пределах:  от, примерно,  десяти до сорока и более. Но если иметь в виду главные проблемы  ,то их не более десятка:

1) Проблема мира и разоружения, предотвращение новой мировой войны;

2) Экологическая проблема;

3) Демографическая проблема;

4) Энергетическая проблема;

5) Сырьевая проблема;

6) Продовольственная проблема;

7) Проблема использования Мирового океана;

8) Проблема мирного освоения космоса.

Все эти глобальные проблемы взаимосвязаны :

  Итак, выделим, на мой взгляд,  главнейшие  аспекты  глобальных  проблем  и попытаемся  рассказать о них более подробно :

- Экологическая проблема;

-  Демографическая проблема;

-  Энерго -сырьевая проблема;

-  Продовольственная проблема;

- Проблема использования Мирового океана

1. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОСТИ

За прошедшие тысячелетия цивилизация и технологии сделали заметный скачок в своём развитии. За годы  сосуществования с природой запасы природных ресурсов заметно сократились. Правда, сама природа позаботилась о том, чтобы обеспечить человека, вечного иждивенца, в том числе и практически неисчерпаемой ресурсной базой. Но природы, как и денег, много не бывает.

Основные экологические проблемы

- загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков

-  изменение климата Земли на основе тепличного эффекта

- общее ослабление озонового экрана Земли, образование большой «озоновой дыры» над Антарктидой, малых дыр над другими регионами планеты. -замусоривание и иное загрязнение ближайшего космического пространства

- загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактивных веществ

- истощение и загрязнение поверхностных и подземных вод

- радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых регионов Земли

- опустынивание планеты

- сокращение площади лесов

Загрязнение атмосферы

Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы - самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список которых определяется присутствующими, в воздухе загрязняющими веществами и их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная связь.

Источники загрязнения приземной атмосферы многочисленны и разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Среди антропогенных к наиболее опасным процессам относятся сгорание топлива и мусора, ядерные реакции при получении атомной энергии, испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая металлообработка, различные химические производства, в том числе переработка нефти и газа, угля.

Соотношение между естественным и антропогенным поступлением некоторых веществ в воздух

Приоритетным загрязнителем являются автотранспорт и предприятия топливно - энергетического комплекса, металлургии и металлообработки  . Газы и аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм человека через органы дыхания.

Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образом по нормативному подходу. Величины токсических химических веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках и руководствах. кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало и они не позволяют адекватно оценить его состояние в крупных промышленно-урбанизированных центрах..

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Воздух жилищ и рабочих зон имеет большое значение из-за того, что человек проводит здесь значительную часть времени.

Основные загрязняющие вещества.В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Наибольший вклад в загрязнение атмосферы по объему промышленных выбросов внесли теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ (27%); металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка22,8% черной металлургии (15%); химические и цементные заводы. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.

Основными вредными примесями

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов.

Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

Экологическая обстановка промышленных районов Санкт-Петербурга.    

 Более 40 % территории Санкт--Петербурга занимают промышленные предприятия и обслуживающие их структуры. Почти 1000 крупных  индустриальных обьектов загрязняют гордскую среду.

       Приоритетным загрязнителем являются автотранспорт и предприятия топливно - энергетического комплекса, металлургии и металлообработки.

 В прошлом году количество автомобилей в нашем городе выросло на 300 тысяч. Учитывая транзит. число автомобилей в городе достигло 1,5 (полутора

миллионов). Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Только в прошлом году выброшено в воздух более 200 тысяч тонн вредных веществ. Самыми грязными сегодня являются Центральный, Фрунзенский, Колпинский, Красносельский, Василеостровский районы.

   Автомобильными двигателями выделяются в воздух города более 95 %оксида углерода, около 65 % углеводородов и 30 % оксидов азота.

Естественно, это не может не сказываться на здоровье населения. Только за пять лет, с 1992 по 1997 год, страдающих бронхиальной астмой среди маленьких петербуржцев стало больше на 20 %, болезнями эндокринной системы- на 15 %, онкологическими заболеваниями- на 67 %.

Санкт-Петербург решил построить современную магистраль вокруг города, которая уже получила название К А Д ( Кольцевая автомобильная дорога ). Однако хочется предостеречь от ошибок, допущенных на московском кольце( МКАД ). Внимательные автомобилисты наверняка заметили, что огромное количество деревьев, расположенных вблизи дороги, превратилось в настоящих мутантов. Листья на них растут не на ветках, а по стволу. Причины две. загазованность прилегающих к МКАД территорий. Нооказывается, что еще более опасны для зелёных насаждений химикаты, которыми дорожные службы до последнего времени щедро поливали обледеневший асфальт.

Значительно загрязняет атмосферу авиатранспорт. Один самолет при перелете на 1000км использует столько кислорода сколько человек в течение года.

Аэрозольное загрязнение атмосферы. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман (смог). Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен сновапревращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые массы диоксида азота расщеппляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной спосбностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА).

Пример: Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей.

Кислые атмосферные осадки. Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова.

Впервые  термин  «кислотный  дождь»  был  введен  в  1872  году   английским исследователем Ангусом Смитом, внимание которого привлек смог в  Манчестере. Термином "кислотные дожди" называют все  виды  метеорологических  осадков  - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше, чем  среднее значение рН дождевой воды, которое приблизительно  равняется  5,6.  

Причины кислотных дождей:

Главной причиной кислотных дождей является присутствие в  составе  атмосферы Земли  соединений серы и азота

Эти соединения могут попадать в атмосферу как в результате естественных природных процессов, так и деятельности человека.

К наиболее важным соединениям серы находящимся в составе  атмосферы Земли относятся:

1. Двуокись серы – SO2

2. Оксисульфид углерода – COS

3. Сероуглерод – CS2

4. Сероводород – H2S

5. Диметилсульфид – (CH3)2S

6. Сульфат-ион – SO42-

Источники соединений серы:

Естественные источники эмиссии серы в атмосферу:

I.  Биологическое выделение. Почти все без  исключения  традиционные  модели круговорота серы показывали, что около 50% серы появляется в атмосфере  за   счет её  биологических  превращений  в  почвенных  и  водных  экосистемах.  микроорганизмы продуцируют сероводород в основном двумя путями:

1. восстановление сульфатов.

2. разложение органического вещества.

  Выделения   серы биологическим путем не превышают 30 – 40 млн.  т.  в  год,  что  составляет приблизительно 1/3 от всего выделяемого количества серы.

II. Вулканическая деятельность. При извержении  вулкана  в  атмосферу  Земли  наряду с большим количеством двуокиси серы попадают сероводород,  сульфаты  и элементарная сера. С  извержением  вулканов  в  атмосферу  ежегодно  в  среднем  попадает около 2 млн. т. серосодержащих соединений.   появления серы.

III.  Поверхность  океанов.  После  испарения  капель  воды,  поступающих  в  атмосферу с поверхности океанов, остаётся морская соль, содержащая  наряду  с ионами натрия и хлора соединения серы – сульфаты. Частицы соли из-за своих больших размеров быстро выпадают из атмосферы и, таким образом, только ничтожная часть серы попадает в верхние слои и распыляется над сушей. Однако следует  учитывать тот факт, что из сульфатов морского происхождения не может  образовываться серная кислота, поэтому с точки зрения образования кислотных дождей они не имеют существенного значения. Их влияние сказывается лишь на регулировании образования облаков и осадков.

Антропогенные источники эмиссии серы в атмосферу:

Среди антропогенных источников образования атмосферных соединений серы основное место занимает:

а) сжигание угля (дает 70% выбросов диоксида серы SO2)

б) сгорание нефтепродуктов

в) переработка нефти

г) металлургическая промышленность

д) предприятия по переработке серы

Таким образом в результате деятельности человека в атмосферу поступает 60-70 млн. тонн SO2, т.е. в 2 раза >, чем это происходит естественным путем.

Виды соединений азота:

В  состав  атмосферы  входит  ряд  азотосодержащих  соединений,  из  которых наиболее распространена закись азота (N2O). Этот газ в нижних слоях  воздуха нейтрален и не участвует в образовании кислотных  дождей.  Также  в  составе атмосферы Земли находятся кислотные оксиды азота,  такие  как:  окись  азота NO, и двуокись азота NO2. Кроме того в состав атмосферы входит  единственное щелочное соединение азота – аммиак.

К наиболее важным соединениям азота находящимся в составе  атмосферы Земли относятся:

1. Закись азота – NO2

2. Окись азота – NO

3. Азотистый ангидрид – N2O3

4. Двуокись азота – NO2

5. Оксид азота – N2O5

Естественные источники эмиссии соединений азота в атмосферу:

I. Почвенная эмиссия оксидов азота. В процессе деятельности живущих в  почве  денитрифицирующих  бактерий  из  нитратов  высвобождаются  оксиды   азота.  Согласно данным на 1990 г. ежегодно во всем  мире  образуется  этим  путем  около 8 млн. т. оксидов азота (в пересчете на азот).

II. Грозовые разряды. Во время  электрических  разрядов  в  атмосфере  из-за  очень высокой температуры и перехода в плазменное  состояние  молекулярные  азот и кислород в воздухе соединяются в оксиды азота. Образовавшееся таким  способом количество оксида азота составляет около 8 млн. т.

III. Горение биомассы. Данный вид источника может  иметь  как  искусственное  так и естественное происхождение. Наибольшее количество биомассы сгорает в  результате процесса выжигания леса  (с  целью  получения  производственных  площадей) и пожаров в саванне. При горении биомассы в воздух поступает  12  млн. т.оксидов азота (в пересчете на азот) в течении года.

IV. Прочие источники. К ним относятся:  окисление  аммиака в атмосфере, разложение находящейся в  стратосфере  закиси  азота,  вследствие чего происходит попадание смеси образовавшихся оксидов NO и NO2  в  тропосферу  и,  наконец,  фотолитические  и  биологические  процессы  в  океанах. Эти источники совместно вырабатывают в течении года от 2-ух до 12  млн.т.оксидов азота (в пересчете на азот).

Антропогенные источники эмиссии соединений азота в атмосферу:

Среди антропогенных источников образования оксидов  азота  на  первом  месте стоит горение ископаемого топлива (уголь,  нефть,  газ  и  т.д.).  Во  время

горения  в  результате  возникновения  высокой  температуры  находящиеся   ввоздухе  азот  и  кислород   соединяются.   В   данном   случае   количество образовавшегося оксида азота NO попорционально темрпературе  горения.  

Промышленностью во всем мире выбрасывается около 1  млн.т.  азота  ежегодно. Таким образом, по крайней мере 37% из почти  56  млн.т.  ежегодных  выбросов оксида азота образуется из антропогенных источников.

Если бы в воздухе не было кислотных соединений, то рН атмосферных осадков составляло бН 5,6, благодаря наличию углекислого газа (СO2).

Химические превращения соединений серы:

Если соединения серы находятся в  воздухе  в течение достаточно длительного времени,  то  под  действием  содержащихся  в воздухе окислителей они  превращаются  в  серную  кислоту  или  сульфаты.  В процессе окисления кислородом (О2)  сернистого  газа  (SO2),  сера  повышает свою степень окисления и переходит в трехокись серы (SO3),  которая  в  свою очередь  являясь  очень  гигроскопичным   веществом   и   взаимодействуя   с атмосферной водой,  очень  быстро  превращается  в  H2SO4.  В  результате  реакции  образуются  молекулы серной кислоты, которые в воздухе  или  на  поверхности  аэрозольных  частиц быстро конденсируются.

Химические превращения соединений азота:

Наиболее распространённым соединением азота,  входящим  в  состав  выбросов, является окись азота NO, которая при  взаимодействии  с  кислородом  воздуха образует  двуокись  азота.  Последняя  в  результате  реакции  с   радикалом гидроксила превращается в азотную кислоту NO2 + OH = HNO3. Полученная  таким образом азотная кислота в отличие от серной может долгое время оставаться  в газообразном состоянии, так как она плохо  конденсируется.  Это  связанно  с тем, что азотная кислота  обладает  большей  летучестью,  чем  серная.  Пары азотной кислоты могут быть поглощены  капельками  облаков  или  осадков  или частицами аэрозоля.

Заключительным  этапом   в   круговороте   загрязняющих   веществ   является седиментация

Воздействие кислотных дождей на окружающую среду

Результатом кислотной седиминтации является то,  что  кислотные  атмосферные микроэлементы, соединения серы и азота попадают на  поверхность  Земли,  что приводит к сильным изменениям кислотности водоемов и почв. В первую  очередь повышение кислотности  сказывается  на  состоянии  пресноводных  водоемов  и лесов. Изначально  осадки имеющие  повышенное  содержание  азота  первое  время   способствуют   росту деревьев  в  лесу,  так  как  происходит  снабжение  деревьев   питательными веществами.  Однако  в  результате  постоянного  их  потребления   лес   ими перенасыщается, что приводит к  закислению  почвы.  В  результате  изменения кислотности  почв  изменяется  растворимость  в  них  тяжелых  и   токсичных металлов, которые могут попасть в организм животных и  человека  передаваясь по трофической цепочке, в  которой  будет  происходить  их  накопление.  Под действием  кислотности  изменяется  биохимическая   структура   почвы,   что приводит к гибели почвенной биоты и некоторых растений.

Под  воздействием  кислотных  дождей  происходит   вымывание   из   растений неорганических  соединений,  к  которым  относятся  все  основные  микро–  и макроэлементы. Так, например, в  наибольших  количествах  обычно  вымываются калий, кальций, магний и марганец. Также подвергаются вымыванию из  растений и  различных  органических  соединения,  такие  как:  сахара,  аминокислоты, органические кислоты, гормоны, витамины, пектиновые и фенольные  вещества  ит.п. В результате этих процессов возрастают потери необходимых для  растений биогенных элементов, что в результате приводит к их повреждениям. Раствореные и  вследствие  этого  легко  поглощаемые  растениями  тяжелые металлы являются ядами для растений и могут привести их к гибели.  Одним  из наиболее опасных элементов, для живых организмов живущих в  почве,  является алюминий растворенный в сильнокислой среде. При выпадении значительных количеств  кислотных  осадков  соотношение алюминий-кальций в почвенных водах  настолько  изменяется,  что  ослабляется рост корней и создается опасность для существования деревьев.

 Несмотря на  выпадающие  кислотные  осадки  почва  обладает  способностью  к выравниванию кислотности  среды  т.е.  до  определенной  степени  она  может сопротивляться усилению кислотности. Сопротивляемость почвы  определяет  как правило наличие известниковых и песчаниковых пород (в состав которых  входит карбонат кальция CaCO3),  которые  в  результате  гидролиза  имеет  щелочную реакцию. В  первую  очередь  происходит  гибель   лишайников, которые могут существовать только при очень чистом  состоянии   окружающей  среде.  Лишайники   являются   чувствительными   индикаторами   различных   видов   воздушного   загрязнения.  

Закисление пресных  вод  –  это  потеря  ими  способности  к  нейтрализации.

Наибольшего масштаба закисление озер и  рек  достигло  в  Швеции,  Норвегии,США, Канаде, Дании, Бельгии, Голландии,  Германии,  Шотландии,  Югославии  иещё в  целом  ряде  Европейских  государств.  

Прямое  воздействие кислотных осадков на окружающую среду

1. Гибель растений. Непосредственная гибель растений  в  наибольшей  степени   наблюдается вблизи от непосредственного источника  выбросов,  а  также  в   радиусе  нескольких  десятков  километров  от  этого  источника.  Главной   причиной является высокая  концентрация  двуокиси  серы.  Это  соединение   адсорбируется на поверхности растения, главным образом на его листьях,  и   проникая в организм растения принимает участие в  различных  окислительно   восстановительных реакциях.  Под  их  воздействием  происходит  окисление   ненасышенных   жирных   кислот   мембран,   тем   самым   изменяется   их   проницаемость, что в дальнейшем оказывает влияние на такие жизнено-важные   процессы как дыхание и фотосинтез.

2. Прямое воздействие на человека. Особую опасность  для  здоровья  человека

   представляют  аэрозольные  частицы  кислотного  характера.   Степень   их

   опасности зависит в первую очередь от их  размеров.  Крупные  аэрозольные

   частицы задерживаются в  верхних  дыхательных  путях,  тогда  как  мелкие

   (менее 1 мкм.) капли состоящие из смеси серной  и  азотной  кислот  могут

   проникать в самые отдаленные участки легких и наносить  там  существенные

   повреждения. Кроме  того  такие  металлы  как  алюминий  (и  др.  тяжелые

   металлы) могут попасть в ту пищевую  цепочку  на  вершине  которой  стоит

  человек, что может привести к его отравлению.

Например.

В кислотных осадках, выпавших в 1988 г. в г. Черновцах, содержались талий и Al. Эти осадки вызвали заболевания более 100 детей (аллопеция).

3. Коррозия  металлов,  зданий  и  памятников.  Причиной  коррозии  является   увеличение концентрации иона водорода на поверхности металлов, от которой   в большой степени и зависит их окисление. В первую очередь подвержены опасности памятники из песчаника и известняка.

Действием, в основном, именно кислотных дождей можно объяснить разрушение за последние пол века памятников культуры в Италии и Греции, сохранявшихся на протяжении тысячелетий в условиях тогда стабильно чистой воздушной среды.

Коррозия линии электропередач, транспортные средства, мосты, оборудования.

 Пути решения проблемы

Для разрешения  проблемы  кислотных  дождей  необходимо  уменьшить  выбросы двуокиси серы и окиси азота в атмосферу.  Этого  можно  достичь  несколькими методами, в том числе путем  сокращения  энергии  получаемой  человеком  при сжигании  ископаемого  топлива  и   увеличения   количества   электростанций использующих альтернативные источника  энергии  (энергия  солнечного  света, ветра, энергию  приливов  и  отливов).  Другие  возможности  для  уменьшения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу это:

1. Снижение содержания серы в различных видах топлива.  

2. Применение  высоких  труб.  Данный  метод  не  уменьшает  воздействия  на  окружающую среду, но увеличивает эффективность перемешивания загрязняющих  веществ в  более  высоких  слоях  атмосферы,  что  приводит  к  выпадению   кислотных  осадков  на   более   удаленных   территориях   от   источника   загрязнения. Данный метод уменьшает воздействие  загрязнений  на  местные  экосистемы, но увеличивает опасность кислотных дождей в  более  удалённых   регионах. Кроме того данный метод является очень безнравственным, так как   страна в которой происходят эти выбросы переносит  часть  последствий  на   другие страны.

3.  Технологические  изменения.   Количество  оксидов  азота   NO,   который   образуется  при  горении,  зависит  от  температуры   горения.   В   ходе   проведенных эксперементов удалось установить, что чем меньше  температура   горения, тем меньше возникает оксида  азота,  к  тому  же  количество  NO   зависит от времени нахождения топлива в зоне горения с избытком  воздуха.

4. Известкование. Для уменьшения закисления озер  и  почв  в  них  добавляют   щелочные вещества (СаСО3). Данная  операция  очень  часто  применяется  в   Скандинавских странах, где известь распыляют с вертолетов на почву или на   водосборную территорию. Скандинавские страны в отношении кислотных дождей   страдают больше всего,  так  как  большенство  Скандинавских  озер  имеют   гранитное или бедное известняками  ложе.  Такие  озера  обладают  гораздо   меньшей способностью к нейтрализации кислот, чем озера, расположенные  на   территориях богатых известняком.

Парниковый эффект

 Парниковый эффект относится к числу проявлений  глобального  экологического   кризиса. Важнейшей   причиной   изменений  климатической  системы  является  накопление  в атмосфере антропогенных парниковых газов и вызываемое ими нарушение  радиационного  баланса  атмосферы. Кроме  того,  существуют  и  другие  причины,  в  частности,  накопление  аэрозолей  в атмосфере,  разрушение   озонового   слоя, загрязнение атмосферы и гидросферы и др

Под  парниковыми  газами  понимаются  газы, создающие  в  атмосфере  экран,  задерживающий инфракрасные лучи. В результате этого происходит нагревание нижнего  слоя  атмосферы.  Атмосфера  играет  роль  как  бы   «одеяла»,  удерживающего тепло

Наиболее  значимыми   природными  парниковыми   газами  являются  пары  воды, содержащиеся  в  атмосфере  в  большом   количестве,  а  также   диоксид  углерода, метан, оксиды азота, озон, фреоны которые  попадает  в атмосферу  как  естественным,  так  и  искусственным  путем  и  является основным компонентом,  вызывающим   парниковый  эффект  антропогенного  происхождения. Известно, что  при отсутствии  диоксида углерода в атмосфере температура  поверхности   Земли  была  бы,  примерно, на  7 °  ниже, чем  в  настоящее  время,  что  создало  бы  крайне  неблагоприятные  условия  для  жизни  животных  и   растений.

Возрастание  диоксида  углерода  в  атмосфере  усиливает  парниковый  эффект,  так  как  СО2  успешно  пропускает  длинноволновые  лучи  солнечного  света  к  поверхности  Земли  и  задерживает  коротковолновое  излучение. Препятствует длинноволновому тепловому излучению с земной поверхности.  Поэтому  чем  выше  концентрация  СО2 в  атмосфере,  тем  меньше  тепла  рассеивает  Земля,  тем  выше  средняя  температура  у  земной  поверхности.  Потеплению  климата  Земли  способствует  также  поступление тепла в атмосферу за счет  сжигания  нефтепродуктов,  угля,  торфа,  работы  разнообразных  двигателей. 

В  противоположном  направлении  на  климат  влияет  запыленность  атмосферы.  Пылевые частицы, скапливаясь в верхних слоях атмосферы,  отражают  часть  солнечных  лучей  и  тем самым сокращают количество тепла,  поступающего  на  Землю  от  Солнца.  Ученые  полагают,  что,  несмотря  на  увеличение  концентрации  СО2  в  атмосфере  в  1940-е  годы,  потепление  сменилось  похолоданием  именно  за  счет  увеличения  запыленности  воздуха

  На  основе  расчетов  с  использованием  компьютерных  моделей  было  показано,  что  если  сохранится   нынешняя  скорость   поступления  парниковых  газов  в  атмосферу,  то  всего  за  30  лет температура  в  среднем  по  Земному  шару  повысится,  примерно,  на  1°.  Это  необычно  большое  повышение  температуры, если  судить  по  палеоклиматическим  данным.            

Истощение стратосферного озонового слоя.

Озоновый экран – слой атмосферы в пределах стратосферы, лежащий на высотах 7-8 км на полюсах, поглощающих УФЛ, гибельное для организмов.

Предполагается, что глобальное загрязнение атмосферы некоторыми веществами аэрозольными хлорфторуглеродами (фреоны…) и физическими агентами (продуктами неполного сгорания органического топлива космических аппаратов ) может нарушать плотность озонового экрана.

Озоновая дыра – значительное пространство в озоносфере планеты с заметно < (до 5%) содержанием О3.

Причины возникновения озоновой дыры, впервые отмеченные в 1980-х гг. 20 столетия пока не совсем ясны предполагается как естественные, так и антропогенное (от выбросов фреонов и сведения лесов как продуцентов О2) их происхождение.

В 1987 г. зарегистрирована О.Д. над Антарктикой, выходящая за контуры материка) и менее значительное аналогичное образование в Арктике.

Причины возникновения ОД именно в высоких широтах объясняется тем, что в более низких широтах ион хлора, ответственный за разрушение стратосферного озона, пока блокируется метанной группой.

Осознание опасности «озонового кризиса» привело к подписанию в 1987 г. Монжальского протокола, по которому начиная с 1989 г. предусматривалось замораживание производства ХФУ.

Этого было недостаточно для спасения озоносферы в июне 1990 г. было принято Лондонское соглашение, в котором предусмотрено 50% сокращение производства ХФУ к 1995 г. и полное его запрещение к 2000 г.

Вследствие этих мер, начиная примерно с 2005 г. концентрация хлора в стратосфере станет снижаться.

источники загрязнения воздуха закрытых помещений

Загрязнение природных вод Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

 Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений). 

1) Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане.  Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света.

Например

Пленка толщиной 30-40 мкм полностью полностью поглощает инфракрасное излучение.

2) Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды.

3) Синтетические поверхностно-активные вещества. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия.

4) Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,цинк, медь, мышьяк,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20-30) т. свинца в год.

Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей.

5)Органическое загрязнение.

Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые привогдят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Значительный объем органических веществ, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

6) Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии.
7) Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом теипературы усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество.

Дефицит пресной воды

Загрязнение литосферы

Как известно, суша в настоящее время составляет 1/6 планеты ту часть планеты, на которой и обитает человек. Именно поэтому очень важна охрана литосферы. Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.

Твердые бытовые отходы (ТБО) чрезвычайно опасны и разнородны по составу: пищевые остатки, бумага, металлолом, резина, стекло, древесина, ткань, синтетические и другие вещества. Пищевые остатки привлекают птиц, грызунов, крупных животных, трупы которых являются источником бактерий и вирусов. Атмосферные осадки, солнечная радиация и выделение тепла в связи с поверхностными, подземными пожарами, возгораниями, способствуют протеканию на полигонах ТБО не предсказуемых физико-химических и биохимических процессов, продуктами которых являются многочисленные токсичные химические соединения в жидком, твердом и газообразном состояниях.

В России накоплено более 80 млрд. тонн отходов. В среднем на одного человека в год образуется почти 200 кг твердых бытовых отходов (ТБО) и 800 кг промышленных. Различными отходами занято более 2 тыс. кв. метров российской территории. На промплощадках, в хранилищах, могильниках, на складах, полигонах, свалках скопилось их огромное количество. Причем далеко не безопасных. Скорее напротив - опасных чрезвычайно.
          На фоне такого роста особенно волнуют проблемы утилизации и обезвреживания промотходов, прежде всего токсичных, и особенно в густонаселенных регионах, тем более в тех, где развита химическая промышленность.
     К этому присоединяется еще одна проблема: в последние годы заметно больше в нашем быту различных зарубежных полимерных материалов. Только один завод, построенный фирмой "Кока-Кола", выпускает ежегодно более 50 млн. пластиковых бутылок с напитками. В основном в производстве используются плохо разлагаемые полимерные материалы. Исследования показали: данные отходы разлагаются в течение 25-30 лет. И все эти годы они губительно действуют на нас с вами.

Состав и объем бытовых отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от времени года и многих других факторов.

Многие бытовые отходы – древесина, текстиль, трава, листья – утилизируются микроорганизмами. Однако человек в процессе своего развития создал множество синтетических химических веществ, не встречающихся в природе и, следовательно, не способных подвергаться естественному разложению. Пластик в настоящий момент составляет до 8 % веса и 30 % объема упаковочных материалов; абсолютное количество пластиковых отходов в развитых странах удваивается каждые десять лет. Помимо пластика каждый год в мире синтезируются более 10000 новых химических веществ и большинство из них, после того как станут не нужны, способны многие годы оказывать неблагоприятное воздействие на природу. К сожалению, производители, создав новую продукцию, не несут ответственности за то, что с ней станет, после того как она отслужит свой срок.

Опасно ли жить рядом со свалкой?

Насколько опасность, которую представляют свалки, является реальной? Исследователи из Йельского университета и департамента здоровья штата Нью-Йорк ответили на этот вопрос вполне однозначно – у беременных женщин, живущих близ мест захоронения токсичных отходов, возрастает риск родить ребенка с серьезными врожденными дефектами. Дальнейший анализ показал, что проживание возле свалок повышает вероятность развития нарушений нервной системы на 29 %, костно-мышечной системы на 16 %, кожи на 32 %. Наличие на свалках пестицидов коррелирует с образованием расщелины неба новорожденных и врожденными дефектами мышечной системы, металлов и растворителей – с врожденными аномалиями нервной системы, пластмасс – с хромосомными нарушениями.

Свалка – это не только место хранения отходов, но еще и источник пожаров, неприятных запахов, территория, где кишат полчища крыс, воронья, насекомых, разносящих заразу.

Отходы на официальной свалке принято либо зарывать в землю, либо просто вываливать, а уж потом засыпать землей. Мусор покрывается слоем грунта толщиной в несколько десятков сантиметров; при этом не происходит загрязнения воздуха и размножения нежелательных животных. После того как свалка заполняется до отказа, на этом месте сажают деревья или устраивают игровую площадку. Казалось бы, чего еще желать? Свалка перестала быть свалкой и можно забыть обо всех неприятных эстетических ощущениях, связанных с ней.

Однако не все так просто. Самой серьезной проблемой, которая может при этом возникнуть, является загрязнение грунтовых вод. Дождевая вода, просачиваясь сквозь твердые бытовые отходы, захороненные на свалке, растворяет в себе токсические вещества, присутствующие в мусоре. Это могут быть соли железа, свинца, цинка и других металлов из ржавеющих консервных банок, разряженных батареек, аккумуляторов, разнообразных бытовых электроприборов. Не обойдется здесь без пестицидов, моющих средств, растворителей, красителей и других ядовитых химических веществ. Периодически на свалках обнаруживаются “месторождения” ртути. Огромную опасность представляют отработанные люминесцентные лампы, содержащие ртуть. За год их скапливается в мире 10 млн штук. У мусора, просто засыпанного землей, нет доступа к кислороду; при этом происходит гниение с выделением газа, на 2/3 состоящего из легковоспламеняющегося метана. Образуясь в толще захороненных отходов, он может распространяться в полостях земли, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при зажигании, приводя к разрушению домов и к человеческим жертвам. Если метан распространяется к поверхности земли, он отравляет корни растений, насекомых, микрофлору. Если же растительности нет, то может начаться эрозия – смыв дождевой водой почвенного покрова и обнажение отходов. Наконец, по мере разложения отходов образуются полости и может случиться просадка грунта. В образовавшихся ямах будет скапливаться вода, и вся бывшая свалка может превратиться в болото.

Мусор становится просто некуда выбрасывать, и перед человечеством встает проблема – изыскать новый способ избавления от него. В связи с этим во многих странах стали принимать более строгие законы, регламентирующие размещение свалок, их конструкцию и эксплуатацию. Основополагающее требование для таких свалок, или, как их стали называть, мусорных полигонов – захороненные отходы не должны вступать в контакт ни с поверхностными или подземными водами, ни с воздухом. Для этого их располагают на возвышенностях и местах с глубоким залеганием грунтовых вод. Дно свалок покрывается непроницаемым для воды материалом – глиной или пластиком. На случай, если вода все же попадет внутрь свалки, оборудуется система коллекторов, через которую бы стекал фильтрат, подвергающийся затем соответствующей очистке. Предусматриваются и колодцы для контроля чистоты грунтовых вод. Образование биогаза контролируется непроницаемыми барьерами и газоотводящими системами. На некоторых современных свалках метан собирается и используется как топливо. Мусор слой за слоем компактно укладывается. Некоторые западные фирмы предлагают прессовать мусор в брикеты или измельчать его, при этом он уменьшается в объеме в три раза. После каждого рабочего дня весь привезенный за день мусор покрывается слоем грунта, чтобы исключить неприятные запахи, предотвратить размножение насекомых, грызунов, а также, чтобы мусор не раздувало ветром. После заполнения могильника он опять же покрывается слоем водонепроницаемого материала, чтобы исключить попадание внутрь поверхностных вод. Затем насыпается слой плодородной почвы, высаживаются деревья и другая растительность и, может быть, через некоторое время все и забудут, что тут была свалка.

Подобная методика захоронения твердых отходов, возможно, и позволит избежать экологических проблем, но с точностью сказать это вряд ли кто-то сможет. Такие мусорные полигоны появились не более 20-30 лет назад, а когда ученые приступили к раскопке старых полигонов, они обнаружили, что 80 % пищевых отходов, попавших на полигон, не разложилось. Иногда удавалось прочитать откопанную на свалке газету 30-летней давности. Отсутствие контакта отходов с воздухом и водой приводит к затруднению разложения отходов, и они превращаются в своеобразную “бомбу замедленного действия”. Никто не знает, за какое время мусор полностью разложится и к каким последствиям это может привести.

В СПб зарегистрировано более 200 несанкционированных свалок, на которые по данным Ленкомприроды содержится свыше 4 млн. куб.м. различных отходов.

Кроме того:

На 4-х бывших, ныне закрытых и рекультивированных, городских свалках общей площадью 200 Га находится не менее 16 млн.куб.м. отходов, которые и в настоящее время являются значительными источниками загрязнения почвы и грунтовых вод.

90 млн.т. – образуется ежегодно токсичных отходов

44% 39,1 млн.т – используется предприятиями в собственном производстве.

10% 9,2 млн. т. – обезврежено.

17,6 млн. т. – передано на другие предприятия для использования, обезвреживания складирования и др. операций.

В городских почвах высокое содержание токсических веществ

В почве 120 городов России в 80% случаев повышается содержания Pb, т.е. > 10 млн. городских жителей контактируют с загрязненной почвой.

Кадмий – Каменск-Уральский Владикавказ.

Медь – в г. Верхняя Пышла.

Никель – Мурманская обл.

Мышьяк – г. Гапаевск.

Диоксины – Уфа, Гапаевск.

Наиболее опасные ситуации сложились в городах с металлургическими производствами, где Pb, Hg и др. тяжелые металлы поступают в организм детей.

На территории России размещено около 70% общего объема токсичных отходов бывшего СССР.

Сжигание мусора

К сожалению, в мире пока еще бытует мнение, что наиболее эффективным методом избавления от бытового мусора является его сжигание. В процессе горения многих материалов образуются высокотоксичные вещества. Так, если раньше причиной наибольшего числа отравлений при пожарах была окись углерода, в основном образующаяся при горении деревянных предметов, то в последнее время резко возросло количество смертельных отравлений газообразными продуктами горения синтетических материалов.

Повторное использование

До 50-х гг. в развитых странах, как и у нас до недавнего времени, пустые стеклянные бутылки можно было сдавать в специальных приемных пунктах, получая залоговую стоимость. Бутылки отвозили на заводы, мыли, заполняли товаром и вновь продавали потребителю. Тем самым замыкалась цепочка, и отходы практически отсутствовали. На основе ПВХ стали изготавливать поливинилхлоридный пластик, который начали применять для производства одноразовых бутылок. Такая тара легче. Расходы на транспортировку товара, особенно на далекие расстояния, значительно снизились. Отпала необходимость собирать, куда-то везти, мыть многоразовую тару. Вследствие этого стоимость товара в одноразовых бутылках стала меньше.

Вторичная переработка

Вторичная переработка компонентов твердых отходов, которые имеют экономическую ценность, называется также иногда рециклированием. Сжигание отходов на мусоросжигательном заводе, при котором выделяющаяся тепловая энергия используется для получения электричества или пара, тоже попадает в разряд вторичной переработки. Хотя, как мы видели выше, такое рециклирование не совсем экологически оправдано.

Однако масштаб вторичной переработки явно пока недостаточен. Как видно  в США сейчас вторично используется только 13 % бытовых отходов, у нас же в 10 раз меньше. Пластмассы, алюминиевые банки из-под пива и других прохладительных напитков, которые в развитых странах рециклируются, в России идут прямиком на свалку.

Компостирование

Другой метод избавления от твердых отходов – компостирование, то есть создание благоприятных условий, при которых твердые бытовые отходы могут разлагаться почвенными микроорганизмами до простых химических элементов. С помощью компостирования можно избавиться от большинства органических материалов, таких как листья, древесина, пищевые, садовые и сельскохозяйственные отходы. В противоположность процессу гниения, который идет анаэробно с образованием биогаза, для эффективного компостирования необходим кислород. В результате получается компост или гумус, по структуре и запаху напоминающий почву, который можно продавать для использования в качестве удобрения или мульчи.

Компостирование – довольно рациональный способ ликвидации отходов, почти не оказывающий отрицательного влияния на окружающую среду. Однако что хорошо подходит для садового участка, совершенно не годится для неразделенного городского мусора – уж слишком он загрязнен тяжелыми металлами и другими токсичными веществами. Существует, например, завод под Санкт-Петербургом, где весь мусор без разбору направляется в огромную трубу. Труба постоянно вращается, мусор перемешивается, создаются подходящие условия тепла и влажности для деятельности микроорганизмов и через короткий срок из другого конца трубы выходит компост. Через систему сит компост отделяют от неразложившегося мусора, который разбирают, отделяя ценные компоненты, а компост продают дачникам и колхозам. Однако опыт показал, что такое удобрение не пользуется большим спросом, а разборка остатков оказалась экономически невыгодна.

Расширенная ответственность производителя

В 1991 году Германия вследствие катастрофического недостатка мест для мусорных свалок приняла закон, обязывающий производителя отвечать за упаковку продукта после того, как она станет ненужной потребителю. Так родилось понятие расширенной ответственности производителя за продукт с момента его производства и до тех пор, пока он не превратится в мусор. Это веяние, которое всего несколько десятилетий назад казалось сумасшедшей идеей, сейчас быстро получает признание во всем мире. Ответственность за образование отходов ложится на промышленность, побуждая ее унифицировать систему управления отходами. Эту концепцию можно представить себе примерно как “взять товар обратно после того, как он использован”, хотя от производителя редко когда требуется непосредственно собирать выброшенные вещи.

В 1993 г. на предприятиях РФ образовалось 122,4 млн. тонн токсических отходов, в том числе

1 класс опасности – 0,18 млн.т.

II класс опасности – 1,6

III класс опасности – 6,4

IV  класс опасности – 114,2

Их судьба –

27,1 млн. тонн – использовано в собственном производстве

4,3 млн. тонн полностью обезврежено

29,0 млн. тонн – передано на др. предприятия для использования, обезвреживания, складирования и др.

На санкционирование свалки и полигоны в 1993 г. поступило 73,2 млн.т.

В связи с недостаточным количеством полигонов для складирования и захоронения широко распространена практика направления их в места неорганизованного складирования (несанкционированные свалки).

В 1993 г. сюда напр. 573,8 тыс.тон, в том числе 45,7 тон 1 класса.

Еще один важный аспект обсуждаемой проблемы – давно забытые могильники токсичных отходов, так называемые «химические ловушки».

Обычно любой дешевый и удобно расположенный участок земли (овраг, лощина, каньон, заброшенный карьер) становился местом захоронения отходов.

По прошествии нескольких лет, не принимая во внимание как происходят процессы разложения отходов, какие вещества при этом, на таких участках строили дома, стадионы, даже детские площадки.

Подобные захоронения дают о себе знать спустя значительное время появлением  различных, как правило хронических заболеваний у проживающего населения.

Не менее актуальная проблема – захоронение контейнеров с радиоактивными отходами и аварии на судах и подводных лодках, несущих ядерные установки, авария подводной лодки «Комсомолец» с 2-мя ядерными боеприпасами на борту, потерпевшей аварию 7 апреля 1989 г. в Норвежском море. В докладе Норвежской экологической организации «Беллуна» по состоянию на 1995 г. «на дне океана покоятся 6 атомных подводных лодок: две американские и 4 советские. Воздействия на человека радиоактивных веществ можно оценить, но на экосистемы нет, т.к. отсутствуют адекватные методы радиоэкологических оценок.

2. Демографическая проблема.

Решение этой ключевой проблемы многим исследователям представляется едва ли осуществимым.

Во всяком случае, силовое, административное воздействие оказывается малоэффективным и, как показал недавний опыт Индии, чревато возникновением массовых волнений и резким усилением социальной напряженности.

Реакция глав католической церкви и ислама на постановку вопроса о необходимости регулирования рождаемости была и все еще остается резко негативной.

Население – основной ресурс Земли, но его численность зависит от ресурсов планеты, экономических и социальных условий.

Сколько же людей могут нормально жить и трудиться на земле.

Если чисто гипотетически в качестве критерия жизнеобеспечения принять минимально необходимый человеку дневной рацион питания - ≈2500 ккал, то при использовании всей пригодной для сельского хозяйства площади Земли (около 3650 млн.га) и таком уровне затрат на удобрение, уход, уборку, хранение и пр., как на кукурузных плантациях США, можно накормить 76 млрд. человек.

Но ведь не хлебом единым жив человек.

Современному человеку нужны:

- газеты и журналы

- личная библиотека и видеотека

- хорошая квартира, а лучше отдельный дом с участком земли, бассейном и видом на природу

- интересная работа

- гарантированное социальное обеспечение в старости

- отпуск он хочет проводить в престижных местах .

Сколько человек могут быть счастливы на Земле при таком стандарте?

Кстати, все эти  пожелания – не прихоть: от их выполнения зависит здоровье людей и общества.

Демографы нашей страны вопрос об оптимальной численности населения до последнего времени не ставили. Это понятие отсутствует в «Демографическом энциклопедическом словаре» (1985), а приведенный там термин «оптимум населения» приравнен к термину «optimum демографический» и означает нечто совсем иное: некоторую скорость роста численности, которая нужна для удовлетворения растущей потребности в рабочей силе.

Другими словами, никто не интересуется, сколько людей могут жить в стране, гармонично развиваясь и не мешая друг другу.

Население.

С VI тыс. до н.э. и вплоть до XVII века н.э. численность населения росла довольно медленно. Период удвоения составлял в среднем 1000-1500 лет.

За 30 лет (1960-1990) население земли > в 1,8 раза

По прогнозам ООН (1984 г.) к 2010 г. на Земле будет жить 10 млрд. чел.

По более современным прогнозам (1990) – 11 млрд. чел.

В 2004 году численность населения мира достигла 6,4 миллиарда человек. На шесть развивающихся стран — Индию, Китай, Пакистан, Нигерию, Бангладеш, и Индонезию — приходится около половины ежегодного прироста населения в мире. Об этом говорится в новом докладе ООН:

Авторы доклада утверждают, что при средних показателях рождаемости в два ребенка на каждую женщину к 2300 году численность населения вырастет до 9 миллиардов человек. Однако небольшие отклонения от средних показателей могут привести к совершенно другим результатам. Если, например, на каждую женщину в среднем будет приходиться по 1, 45 ребенка, то к 2300 году численность населения составит 2,3 миллиарда, а если по 2,15, то эта цифра достигнет 36,4 миллиарда. Самые высокие показатели прироста населения наблюдаются в Африке. Ежегодно численность население этого континента увеличивается на 2,3 процента. За Африкой следует Латинская Америка и страны Карибского бассейна — 1,5 процента, а потом Азия — 1,4 процента и Северная Америка — 1 процент в год. А вот в Европе в последние годы население сокращается на 0,02 процента в год. В докладе отмечается, что за последние несколько лет средняя продолжительность жизни человека увеличилась почти на два года: с 63,8 лет в 1990 - 1995 годах до 65,5 лет в 2000-2005 годах. «Старение населения становится все более очевидным. Снижение рождаемости в сочетании с увеличением продолжительности жизни по-прежнему вызывает изменение возрастной структуры населения во всех регионах мира»,— подчеркивается в докладе. Его авторы прогнозируют, что к 2015 году число людей в возрасте 60 лет или старше возрастет до 886 миллионов человек и составит 12 процентов всего мирового населения.

Поэтому во многих странах весьма актуален вопрос ограничения роста населения. Наибольших успехов добился Китай. В 1990 г. = 1млрд. 135 млн. 495 тыс. человек. Благодаря целенаправленной политике по ограничению роста населения средняя рождаемость упала с 6 детей на 1 женщину, до 2,2 в 1990 г.

Продовольственная проблема

      Голод как явление — не новость в этом мире.  По разным оценкам на планете ежегодно недоедает или даже голодает от 300 до 900 млн. чел.

1. сырьевая проблема.

Сырьевые природные ресурсы

Проблема сырьевого кризиза

Энергетическая проблема

Энергии всегда не хватало. В настоящее время около 40 стран мира производят и потребляют свыше 80% всей электроэнергии и даже им ее не хватает.

Между тем, уже нынешний уровень производства энергии создает весьма серьезные экологические проблемы.

Если рассматривать страну с самым большим ежегодным производством энергии на единицу площади, то окажется что это Нидерланды – страна, которая представляет собой территорию, полностью перестроенную человеком. В ней не осталось места для естественных экосистем, которые давно полностью разрушены. Здесь идет непрерывно распад орг. вещ-ва, как живого, так и неживого, нарушен нормальный сбалансированный кругооборот биогенов, что вынуждает затрачивать дополнительную энергию для его поддержания и очистки окружающей среды.

Излишне доказывать, что все эти проблемы остаются не решенными в глобальных масштабах.