Антропогенное воздействие на биосферу

Человек своей деятельностью оказывал и оказывает все возрастающее воздействие на окружающую среду.

● Загрязнение атмосферы. Тропосфера является самой важной природной средой. Загрязнение приземных слоев атмосферы – самый мощный постоянно действующий фактор воздействия человека на природу. Процессы и источники загрязнения атмосферы подразделяются на антропогенные и природные.

Наиболее опасные антропогенные факторы:

– сгорание топлива и мусора;

– ядерные реакции при получении атомной энергии и испытаниях ядерного оружия;

– металлургии и различных химических производствах;

– переработка нефти, газа, угля.

К природным факторам загрязнения атмосферы следует отнести:

– вулканическая и флюидная активность Земли. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы;

– природные загрязнители приземной атмосферы представлены, как правило, оксидами серы, азота, углерода, метаном, радоном, радиоактивными элементами и тяжелыми металлами в газообразной и аэрозольной формах. Воздух жилых и общественных помещений зягрязнен – угарный и углекислый газ, пыль, табачный дым, радом, тяжелые металлы, дезодоранты, синтетические моющие вещества, микробы и аэрозоли лекарственных препаратов.

● Антропогенное и природное загрязнение воды. К антропогенному воздействию воды относятся:

– сточные воды с промышленно-урбанизированных территорий;

– стоки с сельскохозяйственных территорий – ядохимикаты, химические удобрения, отходы животноводства;

– выпадение с осадками продуктов антропогенной деятельности (кислотные осадки, твердые аэрозоли);

– выбросы и утечки нефти и нефтепродуктов, токсических и радиоактивных веществ.

К природным загрязнителям воды следует отнести это вулканическая и флюидная активность Земли, выпадение осадков.

● Радиоактивное загрязнение:

– облучение от радиоактивных осадков, вызванных ядерными взрывами в атмосфере (испытанием ядерного оружия), трансграничных переносов радиоактивных осадков, продукты функционирования объектов атомной энергетики.

● Биологическое действие акустических полей. В воде, воздухе, твердых телах при возбуждении колебания возникают акустическое поле и акустические сигналы рассматривают как средство коммуникативного общения, которое может вызвать дополнительную реакцию, например, рост производительности труда от звуков определенной музыки, и отрицательное – оглушение. Различают два вида механизма раздражения:

– непосредственного воздействия звука на слуховые органы;

– косвенные – через возбуждение сигналов в нервных клетках не являющихся слуховыми (инфразвук, воздействие ультразвуковых и низкочастотных акустических полей). Акустическая эмиссия – как предвестник разрушений. Установлено, что разрушению объектов, обвалам горных пород в шахтах, землетрясениям, предшествующей образованию микро разломов и трещин. Их образование сопровождается излучением акустических импульсов (явление акустической эмиссии). Более мощному готовящему разрушению соответствует более низкая частота.

● Электромагнитные излучения. Электромагнитные поля (ЭМП) являются одним из элементов среды обитания человека и всех живых существ. Возросло число людей, которые в ходе своей производственной и бытовой деятельности подвергаются большому разнообразию воздействия интенсивных электромагнитных полей. Все приборы, включаемые в электросеть создают электромагнитное поле. Воздействие ЭМП высокой интенсивности и определенной длительности может привести к заболеваниям или потере трудоспособности.

● Антропогенное воздействие на литосферу. С развитием технических возможностей увеличивается глубина проникновения человека в Земные недра, например:

– добыча нефти, угля и других полезных ископаемых;

– заполнение крупных водохранилищ;

– динамическое воздействие мощных взрывов, перемещение больших масс горных пород, что ведет к увеличению численной активности некоторых областей планеты.

Практически человек забирает из литосферы определенные вещества, преобразует их и возвращает в литосферу с измененным составом, концентрацией и местоположением. Литосфера тоже начинает воздействовать на человека, например:

– изменение крутизны склона;

– нарушение почвенно-растительного покрова;

– изменение состава и сложения массивов горных пород.

● Антропогенное воздействие на подземные воды. Источником загрязнения подземных вод весьма разнообразны, например:

– в результате разложения на свалках органики в грунтовые воды перетекает фильтрат – токсическая жидкость;

– протекание технологических трубопроводов и резервуаров;

– последствия от старых горных и химических предприятий (отвалы, терриконы, отстойники, шлакохранилища промотходов и др.);

– выхлопные газы автотранспорта, утилизация шин, масел, истирание шин и тормозов, мойка автомобилей загрязняют почву, воду;

– применение противогололедных солей на дорогах сильно влияет на качество грунтовых вод;

– сельское хозяйство – ядохимикаты, химические удобрения, животноводческие фермы, добыча песка и других материалов со дна рек, вспашка и т.д.;

– реконструкция старых городских кварталов и строительство новых населенных пунктов – засыпка долин речек, ручьев.

10.2. Парниковые газы и повышение температуры на планете

В 1927 году французский физик Ж. Фурье пришел к заключению, что атмосфера Земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице, т.е. воздух пропускает солнечное тело, не давая ему при этом удалиться обратно в космос. Данное предположение было верным. Это явление достигается благодаря некоторым атмосферным газам (углекислый газ, метан, оксид азота, хлорфторуглероды, водяной пар). Их после назвали парниковыми газами.

Парниковые газы пропускают видимый и инфракрасный свет, излучаемый солнцем и поглощают инфракрасное излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами (Рис. 10.1).

Как видно из рис. 10.1. Солнечная радиация проходит сквозь прозрачную атмосферу. Некоторое количество инфракрасных лучей поглощается и возвращается молекулами парниковых газов. Прямым эффектом является потепление земной поверхности тропосферы. Поверхность Земли получает больше тепла и инфракрасная радиация излучается снова.

Тепло излучаемое Землей, морями, транспортом, а также сжигание ископаемого топлива, электростанции увеличивают избыток углекислоты в атмосфере. Таким образом, энергия излучаемая снизу и энергия отраженная атмосферой порождают парниковый эффект.

Рисунок 10.1. Схема парникового эффекта

В настоящее время средняя температура Земли составляет около 15°С. Поверхность планеты и атмосферы при данной температуре находятся в тепловом равновесии. Нагреваясь энергией Солнца и инфракрасным излучением атмосферы, поверхность Земли возвращающей в атмосферу в среднем эквивалентное количество энергии. Это энергия испарения, конвенкция, теплопроводности и инфракрасного излучения.

Активная деятельность привносит некоторый дисбаланс в соотношении поглощенной и выделяемой энергии (рис. 10.1.). В результате антропогенного воздействия т.е. сжигания большого количества топлива привело к увеличению количества в атмосфере большого количества газов, которые были названы «парниковыми». Это диоксид углерода (СО₂), метан (СН₄), оксид азота (NO) и водяной пар. Сейчас к ним еще добавились хлорфторуглерод (ХФУ), которые окутывают Землю в виде газового одеяла и предохраняющий ее от охлаждения.

По данным литературы, за последние 100 лет, средняя температура на планете выросла на 0,7°С. Это объективная реальность, порождения выбросом в атмосферу парниковых газов. Эти выбросы в значительной мере влияют на изменение температуры, чем солнечная активность. Содержание углерода в атмосфере увеличилось почти наполовину по сравнению с допромышленным периодом. Почти в 2,5 раза возрасла концентрация метана и других газов.

Как видно, что парниковые газы временно удерживают тепло, в результате техногенной деятельности человека, но они оказывают определенное влияние на общий баланс атмосферы. Это в первую очередь касается углекислого газа, содержание которого постоянно растет. Парниковый эффект создает на 50% углекислый газ, на долю ХФУ приходится 15–20%, на долю метана – 18%.

Содержание оксида углерода (СО) в атмосфере увеличилось на 25%, это обусловлено:

– интенсивным сжиганием нефти, газа, угля и других органических веществ.

Развитие таких отраслей сельского хозяйства, как животноводство, увеличение площадей городских свалок приводит к увеличению выделения метана, оксида азота и других веществ. Таким образом, если количество парниковых газов будет увеличиваться, то земная поверхность будет больше поглощать энергии и температура будет увеличиваться.

По прогнозам ученых, при настоящих темпах использования ископаемого топлива в ближайшие 50 лет прогнозируется повышение среднегодовой температуры на планете в пределах 1,5°С вблизи от экватора и 5°С в высоких широтах.

Повышение температуры, на Земном шаре, в результате парникового эффекта влечет за собой небывалый экологический, экономический и социальный взрыв. Уровень воды в океанах может подняться на 1–2 м. за счет морской воды и таяния полярных льдов. Если уровень моря поднимется примерно на 1 м, то к 2100 г. под водой окажутся около 1% территории Египта, 6% территории Нидерландов, 17,5% территории Бангладеш и 80% атолла Маджуро, входящего в состав Маршалловых островов. Это станет началом трагедии для 46 млн. людей. Негативные тенденции парникового эффекта проявляются уже. В 2002 г. с маленького островного государства Тувалу (26км², 11 тыс. человек) в Тихом океане поступил призыв о помощи, что остров медленно уходит под воду. Самая высокая точка в Тувалу возвышается над уровнем океана всего лишь на 5 м.

Повышение температуры на планете вызовет:

● засухи и тайфуны станут привычным явлением;

● ледовый покров Арктики сократится на 15%;

● в Северном полушарии ледовое покрытие рек и озер уменьшится на две недели;

● растают ледовые покровы в горах Южной Америки, Африки, Китая;

● глобальное потепление может привести к гибели части лесов, так как лесная растительность может существовать в узких пределах влажности и температуры;

● сложная экологическая система скажется на стадии разрушения, что повлечет за собой катастрофическое уменьшение генетического разнообразия растений.

Для избегания глобальной катастрофы необходимо уменьшить выбросы углерода в атмосферу в 3 раза от нынешнего объема. Учитывая прирост населения (в 2011 г. 7 млрд.), к 2030–2050 гг. на душу населения должно выбрасываться не более ¹/₈ объема углерода, приходящегося сегодня в среднем на одного жителя Европы.