Природні та антропогенні порушення. Види антропогенної дії. Косвена антропогенна дія, експлуатація природних ресурсів, антропогенне забруднення. Приклади антропогенної дії.

Людина лише незначна частина біосфери. На протязі тисячоліть вона прагнула не стільки пристосуватися до природного середовища, скільки зробити його придатним для свого існування. Тільки зараз людина зрозуміла, що коли вона підкорює собі природу, то небезпечно змінює умови мешкання усіх живих істот, серед яких перебуває й сама. Різноманітні види дії людини на навколишнє середовище шкідливі не тільки для всієї природи, а й для самої людини. На протязі своєї еволюції біосфера відчувала на собі не тільки антропогенний тиск, а також природний, до якого можна віднести стихійні явища – землетруси, виверження вулканів, ураганні вітри, пожежі, тощо. Вони завдавали природному середовищу великої шкоди, але на протязі мільонів років біосфера пристосувалася до таких катаклізмів і вони не порушують її загальної рівноваги, чого не можна сказати про антропогенну дію.

Антропогенна дія на середовище поділяється на 3 типа.

1.Експлуатація природних ресурсів. Для того, щоб створити необхідну продукцію, одержати енергію, сировину, людина знаходить і видобуває природні ресурси, переміщує їх до місць переробки, виробляє з них продукти, які надходять у споживання. Таким чином, людина втягує природні ресурси в ресурсний цикл. Навіть відновні ресурси не встигають поповнюватися внаслідок бурної людської діяльності, невідновні ж ресурси, до яких належать поперед усього корисні копалини, зараз стоять перед загрозою швидкого вичерпання.

2.Косвена антропогенна дія. Для будівництва міст, фабрик, заводів птрібні нові землі, які виймаються з природних екосистем. При цьому гинуть вигнані із звичних місць мешкання тварини, або змінюється середовище їх мешкання. При цьому людина не збиралася заподіяти шкоду цим тваринам, вони були їй непотрібні. В цьому й полягає косвена антропогенна дія.

Наприклад, відомий випадок різкого погіршання стану та загибелі дерев поблизу ліній високовольтних електромереж. Причиною цього є електромагнітні поля. Ці енергетичні поля не завдають ніякої шкоди рослинності, це було перевірено в лабораторних умовах, але вони згубні для мурах – лісових санітарів. Лісові ділянки, що залишилися без захисту від шкідників, почали хворіти й гинути.

Ще один приклад косвеної антропогенної дії – це екосистема Азовського моря. Азовське море – це цінніше внутрішнє водоймище. Воно відрізняється від інших водоймищ малою глибиною, мілководністю, а звідси й малою інерційністю і швидкою зміною абіотичних (002) характеристик До початку 50-х років ХХ сторіччя Азовське море уявляло собою повінстю збалансовану екосистему із своєрідними властивостями, що дозволяли видобувати до 20-25% риби колишнього Радянського Союзу. Гідробіологічний режим Азовського моря визначається стоком рік. що в нього впадають і водообміном з Чорним морем. Раніше щорічний прісний стік в Азовське море складав 43км³, в тому числі: 28км³ привносив Дон, 13км³ – Кубань, решта 2 км³ – сума малих річок. При такому стоці середньорічна засоленість моря складала 10,5%, Таганрогської затоки – 6-7%, 4/5 площі моря були зайняті водами із соленістю менше ніж 10% і тільки в Прикерченському райноні соленість складала 12%. Суттєве зменшення прісного стоку в Азовське море почалося з 1948 року, коли була введена в стрій перша черга Невіномиського гідровузла на Кубані.Цимлянський гідровузол, який був побудований в 1952 році на Дону, зменшив весняний стік Дону, відрізав усі місця нересту белуги, 75% місць нересту осетра, рибця і 50% місць нересту севрюги, оселедця, чухоні. Біомаса планктону значно знизилася ( 160-250мг/м³ замість 400мг/м³ , необхідних для розмноження хамси). Зараз загальний річний прісний стік складає 31км³, що лежить на нижній межі функціонування екосистеми моря з тенденцією переходу до низькопродуктивного рівня. Зменшення прісного стоку призвело до притоку соленої води з Чорного моря, що значно підвищило соленість Азовського моря, внаслідок чого почав деградувати прісноводний планктон, а за ним і прісноводні породи риб. Раніше при сприятливих умовах улови цінних риб досягали 160 тис. т щорічно. Зараз улови цих риб з 35 тис. т в 1955 році зменшилися до 8 тис. т. а загальні рибні запаси зменшилися в 35 разів. І це тільки внаслідок порушення водообміну, гідрологічного режиму, без всілякого забруднення та бажання принести шкоду.

Одною з прояв косвеної антропогеної дії на природне середовище є антропогенне евтрофування вод.

Трофність водоймищ як термін був введений в 1921 році німецькими гідробіологами А. Тинеманом і Е. Науманом для визначення здатності водоймищ фотосинтезувати органічну речовину як основу кормової бази для риб. Потім терміном стали користуватися для узагальненої характеристики і класифікації водних екосистем.

Розрізняють три ступеня трофності водоймищ.

1.Дистрофні – водоймища, що характеризуються перевищенням швидкості деструкції органічних речовин над швидкістю фотосинтезу(146).

2.Оліготрофні – водоймища, що мають збалансовані швидкості продукційно-деструкціних процесів.

3.Евтрофні – водоймища, де спостерігається цвітіння водоростей і нагромадження органічних речовин, тому що швидкості продукції перевищують швидкості деструкції.

Евтрофування може здійснюватися природним шляхом і внаслідок людської діяльності, так зване антропогенне евтрофування. Природний процес продовжується сотні й тисячи років. При антропогенному евтрофуванні швидкість фотосинтеза різко зростає внаслідок надходження в водоймища поживних речовин із стічними водами і поверхневим стоком. Найбільш наочною проявою антропогенного евтрофування є масове розмноження мікроскопічних планктонних водоростей, що мешкають в товщі води – фітопланктону, і вищої водної рослинності (рис. 81).

Рисунок 8.1. – Евтрофування поблизу берега: 1 – вид зверху; 2 – крапля води під мікроскопом

Антропогенне евтрофування веде до вторинного забруднення води і порушенню всіх видів водокористування. Поперед усього, з-за засмічування фільтрів, трубопроводів масою водоростей потребується їх промивання, що серйозно ускладнює водопостачання. Підвищення рівня трофності супроводжується зміненням складу фітопланктону – починають переважати синьо-зелені водорості (90-95% від загальної кількості фітопланктону). Деякі види цих водоростей надають воді неприємний запах та смак, можуть вивільнювати токсичні речовини. При відмиранні водоростей в місцях їх масового нагромадження поглинається кисень і виникають заморні явища.

Серйозні порушення викликає заростання неглибоких місць водоймищ, особливо поблизу берегів, вищою водною рослинністю. Заростання ускладнюють водокористування та ловлю риби, діють на динаміку вод: зменшують швидкість берегових течій, гасять хвилі, порушують водообмін. Органічні залишки на мілких місцях можуть викликати процеси загнівання та бродіння, що супроводжуються виділенням шкідливих продуктів розкладення. У випадках рекреаційного використання водоймищ до негативних наслідків цвітіння та заростання слід додати зниження естетичних переваг ландшафтів. При розкладенні водоростей в воді зростає кількість вільної вуглекислоти, аміаку, сірководню та інших речовин. Це призводить до різкого погіршання якості питної води, іноді робить її токсичною. У водопроводній мережі випадає осад гідроксиду заліза. Зростає агресивність води відносно бетону, руйнуються матеріали, що використовуються в гідробудівництві. Ресурсна деградація водоймищ і порушення всіх видів водокористування ставлять проблему антропогенного евтрофування в ряд глобальних.

Причини антропогенного евтрофування – надмірне надходження в водоймища біогенних елементів. Основними харчовими речовинами для водоростей є мінеральні форми вуглецю, азоту та фосфору. Вміст вуглецю у воді в формі вуглекислоти, бікарбонату і органічних речовин практично завжди достатній, лімітують або стимулюють розвиток водоростей сполуки фосфору та азоту. Зв’язок евтрофування водоймищ із збагаченням їх фосфором та азотом не потребує спеціальних доказі в і витікає із схеми балансового рівняння фотосинтеза:

106СО₂ + 90Н₂О + 16NO₃^- + PO₄^3- C₁₀₆H₁₈₀O₄₆N₁₆P + 154 O₂

Згідно з цим рівнянням при зростанні азоту та фосфору швидкість прямої реакції, тобто, швидкість фотосинтезу зростає, що й призводить до евтрофування. Це підтверджено багатьма дослідженнями водоймищ. Наприклад, в річці Нева і у Фінській затоці ознаки зростання трофності спостерігалися в тих районах, де концентрація фосфат-іону перевищувала 20-30 мг/м³. Має значення і співвідношення основних поживних елементів, що використовуються водоростями. Вважається, що максимальна швидкість росту досягається в воді, в якій співвідношення вуглецю, азоту та фосфору (С:N:Р) відповідає їх атомно-масовому відношенню в складі речовини водоростей. Для фітопланктона воно наближається до 106:16:1. Будь-яке відходження від даного співвідношення в навколишньому середовищі свідчить про змінення забезпеченості водоростей харчовими речовинами.

Роль фосфору в евтрофуванні заслуговує особливого розглядання в зв’язку з тим, що він не вміщується в атмосфері, а резервний фонд його перебуває в земній корі. Довгий час саме фосфор, як важкодоступний елемент, лімітував евтрофування. Зараз концентрація розчинених фосфатів в стоках зростає внаслідок використання фосфорних добрив та фосфорвміщуючих миючих засобів.Основні джерела антропогенного надходження біогенних речовин в воду – поверхневий стік з міських теріторій, рекреаційні зони, змив добрив з ланів і битові та промислові стічні води. Інші джерела надходження речовин, що стимулюють евтрофування – атмосферні опади, навігація, донні відкладення – можна вважати неголовним, хоч в окремих випадках вони мають суттєве значення.

При розробці заходів із запобігання антропогенного евтрофування поперед усього повинне вирішуватися питания про гранічно допустимий скид(ГДС) біогенних речовин в конкретне водоймище. Для інженерних розрахунків ГДС евтрофікуючих речовин необхідно мати нормативи на гранічно допустимі концентрації їх в водоймищах, хоча б для основних регуляторів трофності – азота та фосфора. Затверджених нормативів на гранічні концентрації мінеральних сполук фосфору і азоту, при перевищенні яких починається евтрофування водоймища, зараз не існує. Є лише емпірічні дані для різних водоймищ, що дозволяють косвено судити про екологічні нормативи на біогенні речовини. Прийнято вважати, що цвітіння води стає ймовірним, коли вміст мінерального азоту перевищує 0,3-0,5 мг/л, а мінерального фосфору – 0,01-0,03 мг/л.

Евтрофування водоймищ залежить не тільки від навантаження на водоймище біогенних речовин, але й від умов розвитку автотрофних гідробіонтів, тобто, від кліматичних та гідрологічних особливостей водоймища. Лімітувати цвітіння при достатній концентрації поживних речовин можуть низька температура, недостатня сонячна радиація, високі швидкості течій, велика глибина, непрозорість води і інші екологічні фактори. Найбільш активно евтрофування здійснюється поблизу від берегів, де вода добре прогрівається та освітлюється.

Заходи проти антропогенного евтрофування розроблюються в основному у двох напрямках: обмеження надходження у водоймища евтрофікуючих речовин та дія на комплекс умов в самому водоймищі з метою зниження швидкості зростання водоростей. Обмеження надходження в водоймище евтрофікуючих речовин із січними водами можливо за рахунок відведення стоків за межі водозбору або вийняттям біогенних речовин в системі очисних споруд. Перший варіант є найбільш радикальним.

Отже, якщо використовувати ті чи інші способи дії на водоймища, можна знизити первинну продукцію до оптимального рівня і, при необхідності, прискорити деструкційні процеси.

3.Антропогенне забруднення. Третім, найбільш небезпечним типом антропогенної дії на навколишнє середовище є забруднення, яке в зв’язку з глобальними масштабами його дії доцільно виділити в окрему тему.

Питання для самоконтролю.

Питаня 8.1.

Чи можна вважати. що природні катаклізми типа землетрусів, вивержень вулканів, тощо, порушують рівновагу в біосфері?

Так.

Ні.

Питання 8.2.

Чи може завдати людина шкоди тваринному і рослинному світові, якщо вона зовсім цього не бажає?

Так.

Ні.

Питання 8.3.

Чи можна назвати початком деградації Азовського моря будівництво гребель на великих річках, що впадають в нього?

Так.

Ні.

Питання 8.4.

Чи можна назвати підвищену фотосинтетичну активність у водоймищах (евтрофування) – позитивним фактором?

Так.

Ні.

Питання 8.5.

Чи можна сказати, що головною причиною евтрофування водоймищ є людська діяльність?

Так.

Ні.

Параграф 8.2.

Забруднення та знешкодження людиною природи. Класифікація забруднень. Енергетичне та матеріальне забруднення. Хімічне забруднення середовища. Чинники та джерела, речовини та матеріали, що забруднюють середовище життя.

І так, найбільш небезпечним типом антропогенної дії на навколишнє середовище є антропогенне забруднення.

Забруднення – це внесення в природне середовище(114) відходів виробництва – якм матеріальних, так і енергетичних –які або зовсім не характерні для біосфери(027), або не характерні їх концентрації, які створюють загрозу життєдіяльності живих організмів.

На сучасному етапі розвитку суспільства масштаби дії на найбільш велику екосистему - біосферу - настільки великі, що зміни, які в ній здійснюються , можна співставити із змінами, що здійснюються на протязі геологічних періодів. Людина зараз виступає як геологічна сила. Яскравим прикладом є океан, який є легенями планети – він складає біля 70% кисневого балансу планети, але за деякими прогнозами він за 50 років може перетворитися на мертве середовище, в основному з-за нафтового забруднення поверхні. Серед великомасштабних прикладів дії людини на біосферу слід відзначити руйнування озонового шару, що сприяє не тільки порушенню клімату, але й посиленню фона УФ радиації, що має мутагенну дію. Відповідними за руйнування озонового шару вважаються фреони – речовини антропогенного походження – галоідні похідні вуглеводнів. Вони дуже легкі, підіймаються у верхні шари атмосфери, де вступають в хімічну взаємодію з озоном, перетворюючи його на кисень.

Парніковий ефект - теж наслідок глобального забруднення атмосфери вуглекислим газом, що у великих кількостях вивільнюється при спалюванні органічних видів палива.

Постійно зростає забруднення атмосфери пилом(аерозолями), воно різко знижує її проникливість для сонячного проміння – джерела всього живого. Величезні маси частинок можуть підійматися потоками газів і повітря до 20км і перебувати в атмосфері роками. Запиленість атмосфери за останні роки зросла у десятки разів. Залишаючись тривалий час в атмосфері аерозолі утворюють щільний екран, що знижує надходження сонячної радиації, викликає зміни теплового балансу планети і перерозподіл енергії, що в першу чергу призведе до зміни клімату як в окремих регіонах, так і на всій планеті. Багато вчених вважають, що при сучасному аерозольному забрудненні атмосфери температура на планеті може знизитися у більшому ступені, ніж підвиситися внаслідок парнікового ефекту, тобто, здійсниться похолодання.

При цьому слід відзначити, що потоки матеріальних і енергетичних надходжень в навколишнє середовище не завжди можуть бути забрудненнями. Справа в тому, що в природі існує природний фон речовини і енергії, він різний і не завжди оптимальний. Отже, надходження в навколишнє середовище одних і тих же кількостей речовин в районах, де їх рівень нижчий порівняно з природним фоном, може поліпшити умови і не буде кваліфікуватися як забруднення. Забруднення – це поняття умовне: одні й ті ж речовини в одних випадках виступають як забруднення, а в інших – як поживне середовище. Нестача фтору, іоду, деяких важких металів в природному середовищі деяких регіонів країни викликає важкі захворювання, тому надходження цих речовин в навколишнє середовище в оптимальних кількостях є сприятливим фактором. Отже, обговорювати забруднення можна лише стосовно до певного об’єкту – біологічної, матеріальної або соціальної системи.

Кількість речовини, яка щорічно втягується людиною у виробничу і господарчу діяльність, складає 100 млрд т, що дорівнює продуктивності біосфери загалом. Але головним в цьому факторі є те, що 95% цієї кількості викидається в навколишнє середовище у вигляді відходів.

Джерело антропогенного забруднення біосфери – неутилізовані відходи різних виробництв, що утворюються внаслідок обміна речовин і енергії сучасних промислових підприємств з навколишнім середовищем. Існує кілька типів класифікації забруднень. Проте, головним розділенням забруднень, з точки зору їх зменшення, є таке:

1.Стійкі забруднення, що не розкладаються – полімерні оболонки, засоби боротьби із шкідниками рослин і тварин, феноли. Для цих речовин не існує природних процесів, які б могли їх розкладати з такою ж швидкістю, з якою вони надходять в екосистему. Єдиний шлях позбавитися них – це вийняти з природного середовища. Єдине рішення – заборонити викидати їх в природне середовище або припинити їх виробництво.

2.Забруднення, що розкладаються біологічним шляхом – побутові стічні води, деревина, металеві відходи, папір. Для них в природі існують сеханізми розкладення. Проблеми з такими відходами виникають лише тоді, коли надходження таких речовин дуже велике і природа не може встигнути переробити таку кількість. Вирішити проблеми з такими забрудненнями набагато простіше, ніж з попередніми, треба просто при їх утилізації моделювати природні механізми, що й робиться при очищення побутових стічних вод.

Інший тип класифікації – це розділення на енергетичні і матеріальні забруднення:

1.Енергетичні забруднення – це теплові викиди, іонізуюче випромінювання, шум, вібрація, тощо.

2.Матеріальні забруднення поділяються на:

а) механічні забрудення – неутилізовані інертні відходи( золошлаки, деревина, металеві відходи);

б) хімічні забруднення – це хімічно активні сполуки, які надходять у біосферу і вступають у взаємодію з її елементами (сірчаний ангідрід, окисли азоту, цементний пил, тощо);

в) біологічні забруднення – зростання кількості мікроорганізмів, які оказують шкідливу дію на навколишнє середовище (патогенні мікроби, тощо).

Енергетичні забруднення вважаються менш небезпечними порівняно з матеріальними внаслідок наступних причин:

-вони оказують шкідливу дію тільки в момент їх виділення;

-область дії цих забруднень порівняно мала і перебуває тільки поблизу від джерела забруднення.

Існує ще один тип класифікації забруднень за характером їх дії на організм людини:

1.Загальносоматичні – ті, що викликають отруєння всього організму ( СО; Hg;HCN, тощо);

2.Подразнюючи слизові оболонки (CI;NH₃;HCI; ацетон);

3.Сенсибілізуючи або алергени (лаки, фарби, розчинники). У колишньому СРСР тільки великими виробниками вироблювалося 12 тис т розчинників.

4.Канцерогени – такі забруднення, що викликають злоякісні пухлини (солі нікелю, бензпірен). Зараз у всьму світі щорічно викидається в атмосферу біля 7-8 т канцерогенних сполук;

5.Мутагени – такі забруднення, що призводять до змін наслідного апарату (кортикостероіди, деякі важкі метали).

Найбільший внесок в забруднення навколишнього середовища вносять промислові підприємства і енергетичне устаткування. Так, при спалюванні палива в енергетичних установках в атмосферу викидається великий спектр забруднюючих речовин, а при роботі промислових підприємств здійснюється забруднення як атмосфери,так води і грунту.

Ще одне величезне джерело забруднення навколишнього середовища – автомобільний транспорт. Іноді, у великих містах речовини, що викидаються при роботі двигунів внутрішнього згоряння, складають до 80% загального забруднення атмосфери.

Для Донбасу джерелами забруднення є діючи породні відвали, підприємства коксохімічної промисловості. Досить значний внесок в забруднення атмосфери вносять підприємства вугільної промисловості – до 10% усіх викидів в атмосферу припадає на переробку вугілля на збагачувальних фабриках за рахунок пиловиділення при перевантаженні вугілля.

Коксохімічне виробництво відрізняється великою різноманітністю шкідливих речовин, серед яких багато дуже токсичних. Питомі викиди речовин при видаванні коксу з одної пічки, т/рік: Н₂S – 545; CO – 330; NH₃ – 70; фенолів – 130; C₆H₆ – 160; SO₂ – 20; NO – 65.

При гасінні коксу, т/рік: NH₃ – 26; H₂S – 10; фенол – 26; SO₂ – 64; HCN – 92; хлориди – 680; смоли – 55; 3,4-бензпірен – 0,004.

На Україні склалася дуже небезпечна екологічна ситуація. Половина хлібних ланів піддалося ерозії, чого не було на протязі всіх п’яти тисячоліть історії українського землеробства. Загинули тисячи річок, гине Азовське море. Екологічно небезпечними зонами на Україні є регіони, де здійснюється видобування корисних копалин – Донецька, Запорізька, Луганська області. Найменш забруднено Закарпаття.

Питания для самоконтроля.

Питання 8.6.

Чи можна сказати, що аерозольне забруднення атмосфери впливає на клімат в протилежному напрямку, ніж парніковий ефект?

Так.

Ні.

Питання 8.7.

Чи завжди надходження в природне середовище шкідливих речовин є його забрудненням?

Так.

Ні.

Питання 8.8.

Чи можна сказати, що забруднення середовища тими речовинами, яких раніше не було в природі, є найбільш небезпечним?

Так.

Ні.

Питання 8.9.

Чи можна вважати різноманітні надходження енергетичних потоків від діяльності людини в біосферу забрудненнями?

Так.

Ні.

Питання 8.10.

Чи можна вважати енергетичні забруднення менш небезпечними порівняно з матеріальними?

Так.

Ні.

Параграф 8.3.