Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Экологический менеджмент

Глобальные последствия загрязнения окружающей среды

Проблема загрязнения природной среды становится острой как из-за роста объемов промышленного и сельскохозяйственного производства, так и в связи с качественными изменениями производства под влиянием научно-технического прогресса. Следует отметить, что только 1-2% используемого природного ресурса остается в конечном продукте, а большинство идет в отходы, не усваиваются природой. Отходы производственной деятельности все больше загрязняют литосферу, гидросферу и атмосферу Земли. Адаптационные механизмы биосферы не могут справиться с нейтрализацией значительного количества вредных веществ, и природные экосистемы начинают разрушаться.

Двуокись углерода (углекислый газ) - один из компонентов газового состава атмосферы, играет важную роль не только в жизнедеятельности человека, растений и животных, но и в исполнении атмосферой функции предотвращения перегрева или переохлаждения поверхности Земли. Хозяйственная деятельность нарушила естественный баланс выделения и ассимиляции СО, в природе, в результате чего его концентрация в атмосфере увеличивается. С 1959 по 2000 год количество углекислого газа увеличилась на 10%. Некоторые важные элементы кругооборота С02 еще не до конца изучены. Не установлены взаимозависимости между концентрацией его в атмосфере и способностью задерживать лишнее тепло, поступающее от Солнца. Однако рост концентрации С02 свидетельствует о глубоком нарушении глобального равновесия в биосфере, что в сочетании с другими нарушениями может иметь очень серьезные последствия.

Загрязнения, поступающие в Мировой океан, нарушили в первую очередь естественное равновесие морской среды в прибрежной зоне континентального шельфа, где сосредоточено 99% всех морских биологических ресурсов, добываемых человеком. Антропогенные загрязнения этой зоны послужили причиной того, что ее биологическая продуктивность снизилась на 20%, а мировой рыбный промысел не досчитался 15-20 миллионов тонн улова. По данным ООН, ежегодно в Мировой океан попадает 50 тыс. Т пестицидов, 5000 тонн ртути, 10 млн т нефти и множество других загрязнителей.

Количество веществ, которые ежегодно попадают из антропогенных источников со стоком рек в воды морей и океанов - железа, марганца, меди, цинка, свинца, олова, мышьяка, нефти превышает объем этих веществ, поступающих в результате геологических процессов. Дно Мирового океана, в том числе и глубоководные впадины, все шире используются для захоронения особо опасных токсических веществ (включая "морально устаревшие" боевые отравляющие вещества), а также радиоактивных материалов. Так, с 1946 по 1970 США похоронили на Атлантическом побережье страны около 90 000 контейнеров с отходами общей радиоактивностью примерно 100000 кюри, а европейские страны сбросили в океан отходов общей радиоактивностью 500 000 кюри. В результате разгерметизации контейнеров наблюдаются случаи опасного заражения вод и природной среды в местах этих захоронений.

В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды, а во время разливов слой нефтяной пленки вначале может составлять несколько сантиметров. Со временем образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности моря. К комочков мазута, плавающих прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и нефть. Одни рыбы от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодными для употребления в пищу из-за неприятного запаха и вкуса.

Все компоненты нефти - токсины для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса этих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей. Доказано, что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти. При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря. У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких, как пестициды, тяжелые металлы, вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы.

Наибольшее количество нефти сосредоточена в тонком приповерхностном слое морской воды. В нем сосредоточено множество организмов, этот слой играет роль "детского сада" для многих популяций. Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Изменяются процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена, снижается отражательная способность (альбедо) морской воды.

Хлорированные углеводороды, которые широко применяются для борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан. ДДТ и его производные встречаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику.

Они легко растворяются в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Как ксенобиотики, то есть вещества полностью искусственного происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих »потребителей» и поэтому почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остро токсичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность.

Вместе с речным стоком в океан поступают и тяжелые металлы, многие из которых обладают токсичными свойствами. Общий объем речного стока составляет 46 тыс. М3 воды в год. Вместе с ним в Мировой океан поступает в 2 млн т свинца, до 20 тыс. Т кадмия, до 10 тыс. Т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, например, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно переносится через атмосферу.

По своей токсичности действия в морской среде особую опасность представляет ртуть. Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные органические формы ртути. Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или моллюсках соединения Метилированная ртути представляют прямую угрозу жизни и здоровью людей.

Ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, хром, мышьяк и другие тяжелые металлы не только накапливаются в морских организмах, отравляя тем самым морские продукты питания, но и самым негативным образом влияют на обитателей моря. Коэффициенты накопления токсичных металлов, т.е. концентрация их на единицу веса в морских организмах по отношению к морской воды, меняются в широких пределах - от сотен до сотен тысяч, в зависимости от природы металлов и видов организме)). Эти коэффициенты показывают, как накапливаются вредные вещества в рыбе, моллюсках, ракообразных и других организмах.

Начало космической эры породил проблему сохранения целостности еще одной земной оболочки - космосферы (околоземного космического пространства). Проникновение человека в космос не просто героическая эпопея, это еще и целенаправленная долговременная политика овладения новыми ресурсами природы и природной среды.

Космическая оболочка Земли выполняет ряд важных для жизни планеты и для жизни на планете функций, связанных с поддержанием ее радиационного - теплового баланса, протеканием некоторых геофизических процессов. Поэтому сохранение природных равновесий и изначальных свойств космосферы Земли в процессе проникновения в нее человека - большой, жизненно важное обще планетарное задачи.

Космическая деятельность охватывает широкий круг прикладных направлений: исследование природных ресурсов Земли, контроль за состоянием окружающей среды, связь, навигацию, метеорологию, геодезию, картографию, телевещание, спасение судов и самолетов, терпящих бедствие; технологические, биологические и другие научные эксперименты, готовят почву для еще более интенсивного, в частности индустриального использования космоса.

Космос все больше становится ареной для разнообразного и плодотворного мирного сотрудничества. Сейчас в космосе ведутся интенсивные исследования и эксперименты гражданского назначения. Все это предполагает запуск большого количества космических объектов. В начале 80-х годов в космос выводилось более 100 объектов в год. В настоящее время на орбите Земли находится около 10-15 тысяч крупных искусственных объектов и 40 000 мелких (приблизительно 2,5 сантиметра в диаметре).

Некоторые из современных и намечаемых на будущее видов космической деятельности должны стать объектом регламентации, чтобы исключить загрязнение и другие формы нарушения природного равновесия в космическом пространстве. В настоящее время на международных форумах идет обсуждение, кроме вопроса о немилитаризацию космоса, таких аспектов регулирования как: сокращение числа спутников, которые исчерпали свой резерв (так называемых космических отходов), сброс в космос разного рода опасных »земных» отходов, запуск крупных ракетных ускорителей на твердом топливе.

Одна из острейших глобальных проблем современности - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Кислотные дожди вызывают не только подкисление грунтовых воде верхних слоев фунтов. Кислотность с осадками распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками накопления окислов в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, угля, газа в промышленности, сельском хозяйстве, быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, поверхностных и грунтовых вод.

Аэрозольное загрязнение атмосферы. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии е воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, смогу ли. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые 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 асбеста. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Бона 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 вскрышных пород, образованные при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250 - 300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. М 3, условного оксида углерода и более 150 тонн пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.

Нарушение озонового слоя. Озон - одна из форм существования химического элемента кислорода в земной атмосфере - его молекула состоит из трех атомов кислорода 03 для образования озона необходимо предварительное образование свободных атомов кислорода.

С увеличением количества атомарного кислорода возрастает и содержание озона в атмосфере. Однако с высотой увеличивается и ультрафиолетовая радиация, разрушает озон быстрее, чем идет его образования, поэтому концентрация озона в атмосфере начинает уменьшаться. Измерения показывают, что озон в атмосфере имеет слоистую структуру и его основная масса сосредоточена в слое на высоте 20 - 25 км, а начиная с высоты 55 км, его концентрация активно уменьшается, следовательно, озон присутствует в тропосфере, стратосфере, мезосфере.

»Озоновая дыра» - это явление уменьшения общего количества озона. Отмечено систематическое уменьшение концентрации В 3 весной примерно в 1,5 - 2 раза. Хлор и фторвуглероды (ФХВ) уже более 60 лет используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей, пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, в химической чистке одежды, при производстве пенопластов. Инертность этих соединений делает их опасными для атмосферного озона. ХФУ не распадаются быстро в тропосфере (нижнем слое атмосферы, простирается от поверхности Земли до высоты 10 км), как это происходит, например, с большинством окислов азота, и в конце концов проникают в стратосферу, верхняя граница которой располагается на высоте около 50 км. Когда молекулы ХФУ поднимаются до высоты 25 км, где концентрация озона максимальна, они подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения, не проникает на меньшие высоты из-за действия озона, который экранирует. Ультрафиолет разрушает устойчивые в обычных условиях молекулы ХФУ, которые распадаются на компоненты, которые имеют высокую реакционную способность, в частности атомный хлор. Таким образом, ХФУ переносит хлор с поверхности Земли через тропосферу и нижние слои атмосферы, где менее инертные соединения хлора разрушаются, в стратосферу, к слою с наибольшей концентрацией озона. Очень важно, что хлор при разрушении озона действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до 10000 молекул озона, прежде чем будет отключено вернется в тропосферу. Сейчас выбросы ХФУ в атмосферу исчисляются миллионами тонн, а действие тех, что уже попали в атмосферу, будет продолжаться несколько десятилетий.

Многие страны начали принимать меры, направленные на сокращение производства и использования ХФУ. С 1978 гг. В США было запрещено использование ХФУ в аэрозолях. К сожалению, использование ХФУ в других областях ограничено не было. В сентябре 1987 г.. 23 ведущие страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизить потребление ХФУ. Для использования в качестве пронелента в аэрозолях уже найден заменитель - пропан - бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасное. Сложнее обстоят дела с холодильным оборудованием - вторым по величине потребителем фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах. Лучшим, известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает ХФУ по физическим параметрам.

Использование фреонов продолжается и пока далеко даже до стабилизации уровня ХФУ в атмосфере. Так, по данным сети Глобального мониторинга изменений климата, в фоновых условиях - на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, вдали от промышленных и густонаселенных районов - концентрация фреонов в настоящее время растет со скоростью 5 - 9% в год. Содержание в стратосфере фотохимически активных соединений хлора в настоящее время в 2-3 раза выше по сравнению с уровнем 50-х годов, до начала ускоренного производства фреонов.

Наибольшая озоновая дыра обнаружена над Антарктидой и во многом является следствием метеорологических процессов. Образование озона возможно только при наличии ультрафиолета, а во время Полярной ночи он не производится. Зимой над Антарктикой образуется устойчивый вихрь, препятствующий притоку богатого озоном воздуха со средних широт. Поэтому к весне даже небольшое количество активного хлора способна нанести серьезный ущерб озоновому слою. Такой вихрь практически отсутствует над Арктикой, поэтому в северном полушарии падение концентрации озона значительно меньше. Многие исследователи считают, что на процесс разрушения озона влияют полярные стратосферные облака. Эти высотные облака гораздо чаще наблюдаются над Антарктикой, чем над Арктикой, образуются зимой, когда при отсутствии солнечного света и в условиях метеорологической изоляции Антарктиды температура в стратосфере падает ниже -80 °

Мощным источником уничтожения озона являются азотные удобрения. Попадая в почву, такие удобрения распыляются, при этом некоторое количество молекул попадает в приземного воздуха. Далее происходит целая цепочка процессов: турбулентность в приземном слое воздуха, перенос обогащенного азотными окислами газа в низкие шпроты, обратная горизонтальный перенос газа в более высокие широты уже в стратосфере.

Окислы азота поступают в атмосферу также при сжигании промышленного топлива. По имеющимся оценкам, количество закиси азота, попадает в воздух с дымом работающих на обычном (не ядерном) топливе электростанций, сама по себе достаточно велика и составляет 3-4 мегатонны в год, хотя она и не столь опасна по сравнению с азотистыми удобрениями.

В водородном цикле участвует множество водородовмисних соединений. Водород поступает в атмосферу в виде воды.

Человеческая деятельность также привносит воду в верхние слои атмосферы. При подъемах больших ракет в атмосферу выбрасывается большое количество молекул Н 2 0; происходит выброс воды и при полетах стратосферного авиации.

Водород попадает в атмосферу и в виде метана СНГ Природный источник метана - влажные леса, болота и рисовые поля, где он образуется как результат деятельности анаэробных бактерий.

Американские ученые изобрели, что именно хлорный цикл разрушения озона представляет наибольшую реальную опасность для существования озонового слоя.

Развитие цивилизации приводит к все больших выбросов хлорных соединений в атмосферу, и одну из ведущих ролей в этом процессе играют фреоны (хлорфторвуглеродовмисни соединения, такие как CFC1 3 CF 2 Cl 2). Рост производства фреонов продолжается огромными темпами (это производство холодильной техники, аэрозолей, пенопласте в и т.д.). их поступления в атмосферу связано с технологическими потерями.

Определены два пути восстановления озонового слоя: удаление из атмосферы озоноразрушающих веществ и выработки озона.

Первый путь - удаление катализаторов из атмосферы - пока не имеет реальных вариантов решения. Предполагалось использовать лазерное облучение озоновмисних слоев атмосферы с целью диссоциации молекул фреона. Но медленный распад молекул фреона до сих пор спасает нас от ускоренного разрушения озонового слоя и только небольшая часть энергии лазера будет работать па достижение поставленной цели, основная ее часть будет рассеиваться в космосе.

Второй путь - вымораживание озона в холодильных устройствах на Земле - для этого надо было бы пропустить через них значительную долю атмосферы.

Наиболее реальным является проект, предусматривающий создание электрических разрядов в стратосфере с помощью радиоволн высокой частоты. Разряд создается с помощью неподвижных фазированных антенных решеток, расположенных на земле. Размеры необходимой антенны около сотни метров, управление фазой отдельных элементов позволяет реализовать фокусировки излучения и сканирования на определенной высоте. Энергоснабжение можно обеспечить от АЭС мощностью в десятки мВт, причем КПД радиотехнической части относительно первичного источника может достигать 80%. Механизм образования озона в процессе разряда - плазмохимический и тепловой.

При плазмохимическом механизме молекулы кислорода разрушаются электронами, образующихся в электрическом разряде.

Тепловой механизм восстановления озона может существенно повлиять на сокращение затрат энергии. Существует предположение о возникновении озоновой »дыры» только при t - 80 ° С. Если это так и, предполагая, что такая температура существует только в отдельных местах »дыры», появляется возможность компенсировать дефицит озона только в этих местах. Таким образом, теоретическая возможность восстановления озонового слоя существует.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее