Природная среда и ее загрязнение
РЕФЕРАТ
по курсу «Природопользование»
по теме: «Природная среда и ее загрязнение»
1. Строение биосферы
Отечественным
основоположником учения о биосфере является В. И. Вернадский. Он рассматривал
биосферу как геологическое тело, строение и функции которого определяются
особенностями Земли и Космоса» как активную оболочку Земли, в которой
совокупная деятельность живых организмов, в том числе человека, проявляется
через геохимический фактор планетарного масштаба.
Биосфера возникла под
влиянием солнечной энергии в результате длительных биохимических процессов. Она
является оболочкой Земли, включающей как область распространения живого
вещества, так и само это вещество.
В биосферу входят:
нижняя часть атмосферы,
состоящая из тропосферы и нижней части стратосферы, высотой до 15-20 км;
гидросфера, где
наблюдается жизнь ниже глубины Мирового океана на 1-2 км;
литосфера - верхняя часть
оболочки Земли глубиной до 4,5 км.
Биосфера представляет
собой грандиозную равновесную систему с непрерывным круговоротом вещества и
энергии, в котором активную роль играют микроорганизмы.
Для биосферы важно:
присутствие живого
вещества;
наличие значительного
количества жидкой воды;
восприятие мощного потока
энергии солнечных лучей;
присутствие поверхностей
раздела между веществами, находящимися в трех фазах: твердой, жидкой и
газообразной.
Развитие биосферы
определяет Космос, откуда поток энергии поступает на Землю. Доминирующим
источником энергии для Земли является Солнце,
В биосфере энергия
солнечного излучения расходуется, трансформируется, связывается. Накопителями
энергии являются органические вещества. Составные части биосферы можно условно
разделить на живую и неживую природу.
Наука, изучающая
взаимоотношения живых организмов, а также их естественных и искусственных групп
с окружающей средой обитания, называется экология. Впервые это определение дал
немецкий биолог Э. Геккель в 1869 г. До него многие великие деятели
«биологического Возрождения» XVIII-XIX вв. внесли свой вклад в эту область, не
применяя слова «экология».
Слово «экология»
образовано от греческого «ойкос», что означает дом, и «логос» - наука.
Термин «экологическая
система», или «экосистема», предложен английским ученым А. Тенсли.
В реальных экосистемах круговорот
обычно бывает незамкнутым, так как часть веществ уходит за пределы экосистемы,
а часть поступает извне. Но в целом принцип круговорота в природе сохраняется.
Более простые экосистемы объединены в общую планетарную экосистему «биосферу»,
в которой круговорот веществ проявляется в полной мере. Жизнь на Земле возникла
около 3 млрд. лет назад. Если бы не было замкнутого потока необходимых для
жизни веществ, запасы их давно бы исчерпались и жизнь прекратилась.
2. Круговорот веществ,
роль и место человека в биосфере
Академик В.Р. Вильяме
писал, что единственный способ придать чему-то конечному свойства бесконечного
это заставить конечное вращаться по замкнутой кривой, т. е. вовлечь его в
круговорот.
Все вещества на планете
Земля находятся в процессе биохимического круговорота. Выделяют дни основных
круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).
Большой круговорот длится
миллионы лет. Горные породы разрушаются, выветриваются и потоками вод сносятся
в Мировой океан, где образуют мощные морские напластования.
Малый круговорот, являясь
частью большого, происходит на уровне биогеоценоза и заключается в том, что
питательные вещества почвы, воды, воздуха аккумулируются в растениях,
расходуются на создание их массы и жизненные процессы в них.
В круговороте веществ
участвуют три группы организмов:
продуценты - автотрофные
организмы и зеленые растения, которые, используя солнечную энергию, создают
первичную продукцию живого вещества. Они потребляют углекислый газ, воду, соли
и выделяют кислород;
консументы -
гетеротрофные организмы, питающиеся на счет гитотрофных и друг друга. Они, в
свою очередь, подразделяются на:
консументы 1-го порядка -
животные, питающиеся рептилиями; потребляющие кислород и выделяющие углекислый
газ;
консументы 2-го порядка -
хищники и паразиты растительных организмов;
консументы 3-го и 4-го
порядка - сверхпаразиты;
редуценты - организмы,
питающиеся организмами, бактериями и грибами.
Вмешательство человека
отрицательно влияет на процессы круговорота. Например, осушение болот, вырубка
лесов или нарушение процессов ассимиляции веществ растениями в результате
загрязнения приводят к снижению интенсивности усвоения углерода. Избыток
органических элементов в воде под воздействием промышленных стоков вызывает
загнивание водоемов и перерасход растворенного в воде кислорода, что
препятствует развитию аэробных (потребляющих кислород) бактерий. Сжигая
ископаемое топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства,
связывая фосфор в детергентах (синтетические моющие средства), человек нарушает
круговорот элементов.
Скорость круговорота
биогенных элементов достаточно высока. Время оборота атмосферного углерода
составляет около 8 лет. Общее время круговорота азота оценивается более чем в 3500
лет.
Круговорот веществ в
природе подразумевает общую согласованность места, времени и скорости процессов
по уровням от популяции до биосферы. Такую согласованность явлений природы
называют экологическим равновесием, но это равновесие динамичное и подвижное.
Каждый человек в процессе
своей деятельности постоянно воздействует на экосистему в целом или на ее
отдельные звенья, например при вырубке деревьев, отстреле животных, загрязнении
природной среды. Не всегда и не сразу это ведет к распаду всей системы,
нарушению ее стабильности, но сохранение системы не значит, что она осталась
неизменной. Система трансформируется, и оценить эти изменения крайне сложно.
В настоящее время на
Земле практически не осталось экосистем, не подверженных влиянию человека.
Воздействия человека на экосистемы так интенсивны, что организмы не успевают
приспособиться к ним. На уровне отдельной особи происходят необратимые
изменения: часть насекомых гибнет из-за ядовитости гербицидов, другие
оказываются устойчивыми к ним; у некоторых отмечаются изменения в хромосомах
(мутации), влияющие на наследственность.
Развитие биосферы связано
с появлением человека на Земле, но длительное время воздействия человека на
биосферу определялись только наличием его как биологического вида.
Жизнь живых организмов, в
том числе и человека, невозможна без окружающей среды, без природы. Человеку
свойственен обмен веществ с окружающей средой, который является основным
условием существования любого живого организма.
Организм человека во
многом связан с компонентами биосферы - растительностью, насекомыми, животными,
микроорганизмами. Он входит в глобальный круговорот веществ. Человеческий
организм, как и организмы других животных, подвержен суточным и сезонным
ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивности
(активности) солнечной радиации.
Человек не царь природы,
а часть природы, но благодаря эволюционному развитию биологических систем
животный предок человека подошел к такой грани, за которой открылась
возможность его социальной революции.
Человек обладает
уникальной способностью самопознания, познания и преобразования окружающего
мира.
Человек, как живое
существо и человеческий род, как совокупность индивидов, подчиняется законам
экосистемы и экосферы. Специфика экосистемы «человек-окружающая среда»
определяется не только физическими и биологическими факторами, но также
социально-экономическими условиями, которые по мере развития общества
приобретают все большее значение в отношениях человека и природы. В процессе
целесообразной трудовой коллективной деятельности человек воздействует на
природу, меняет способы организации своей жизни, создает особые формы
общественных отношений.
До появления человека
равновесие биосферы определяли пять энергетических факторов: солнечная
радиация, сила гравитации, тектонические силы, химическая энергия, биогенная
энергия.
Эти пять факторов
развивались по геологической шкале.
В настоящее время
появился новый фактор - энергия мирового производства. Этот фактор развивается
не по геологической, а по исторической шкале времени. От организации
производства зависит сохранение или необратимое нарушение подвижного равновесия
в биосфере.
На современном этапе
исторического развития сложились две формы взаимодействия общества и природы:
экономическая и экологическая.
Экономическая форма -
потребление ресурсов природы, т. е. использование их для удовлетворения
человеком своих материальных и духовных потребностей.
Экологическая форма -
охрана окружающей природной среды с целью сохранения человека как
биологического и социального организма и его естественной среды обитания.
Человек, потребляя
природные ресурсы для решения своих хозяйственных задач, еще и изменяет
природную среду, которая, как бумеранг, начинает воздействовать негативно на
самого человека.
С середины XX в.
хозяйственное давление человека на природу существенно усилилось: ежегодно в
результате только нерациональной его деятельности обращаются в пустыни 44 га
земель, уничтожается 690 тыс. га лесов, исчезает по одному виду животных и
растений.
Негативная деятельность
человека проявляется в следующих трех направлениях:
загрязнение окружающей
природной среды;
истощение природных
ресурсов;
разрушение природной
среды.
Таким образом, человек
стал в настоящее время главной силой, изменяющей природные процессы в биосфере.
Управлять этими процессами человек только учится. Научно-технический процесс
значительно опередил наши знания законов биосферы, что привело к заметному
нарушению биосферного равновесия, превышению возможностей природных систем по
самоочищению. Необходимо изучать законы природы, чтобы предотвратить ее
разрушение, найти пути разумного использования природных ресурсов и
сбалансированного природопользования в XXI в.
Гармоничное
сосуществование человека и природы - новый этап в развитии биосферы, который
академик В.И. Вернадский назвал ноосферой (от греч. noos - разум).
Термин «ноосфера» не
имеет однозначного толкования. Появившись в конце XIX в., он первоначально
использовался для обозначения совокупности земных оболочек, трансформированных
и направляемых в развитии человеком.
3. Вода как важнейший
фактор среды обитания
Вода является составной
частью биосферы, от которой зависит состояние животного и растительного мира.
Из общей поверхности планеты, равной 510 млн. км2, вода занимает
70,8%.
Подземные воды составляют
14% запасов пресных вод. В связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод
их роль как источника водоснабжения будет возрастать.
Мировое океан является
практически неисчерпаемым водным резервуаром. В перспективе он может стать
одним из основных источников пресной воды, но для этого необходимы
производительные и надежные опреснительные установки.
Важное значение воды не
исчерпывается лишь ее физиологической ролью. Большое количество воды необходимо
для предприятий различных отраслей промышленности, хозяйственно-бытовых нужд,
лечебно-профилактических учреждений, предприятий общественного питания, для
проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий, создания должного
санитарно-технического режима. В городах много воды расходуется на мойку улиц,
транспорта, поливку зеленых насаждений.
4. Загрязнение воды и
его последствия
Интенсивное развитие
промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов планеты привело к
значительному загрязнению гидросферы. По данным Всемирной организации
здравоохранения (ВОЗ), около 80% всех инфекционных заболеваний в мире связано с
неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями
санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Загрязнение поверхности водоемов
пленками масла, жиров, смазочных материалов препятствует газообмену между водой
и атмосферой, что снижает насыщенность воды кислородом; оказывает отрицательное
влияние на состояние фитопланктона и является причиной массовой гибели рыб и
птиц.
По данным ООН, в мире
выпускается до 1 млн. наименований продукции, из которых 100 тысяч являются
химическими соединениями, в том числе 15 тысяч являются потенциальными
токсикантами. По экспертным оценкам, до 80% всех химических соединений,
поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники.
К сожалению, наука еще не
в состоянии дать полную картину ущерба, нанесенного воде.
Наиболее интенсивному
антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши, т. е.
наши с вами реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды. Если заглянуть в
недалекое прошлое Земли, то еще 20 лет назад никто не мог предположить, что мы
с вами будем покупать питьевую воду, но, к сожалению, это так.
Наибольшее значение
вопросы качества воды приобретают для так называемой хозяйственно-питьевой
воды, идущей человеку на питьевые, хозяйственно-бытовые и культурные нужды. Это
обусловлено тем, что вода может стать причиной развития разных изменений в
организме и способствовать возникновению инфекционных и неинфекционных заболеваний
человека.
Инфекционная
заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн.
случаев в год. Поэтому качество воды является одной из важнейших проблем.
Загрязнению подвергаются
не только поверхностные поды, но и подземные. В конце XX в. уже было выявлено
полое 1000 очагов загрязнения подземных вод, 75% из которых приходится на наиболее
заселенную часть России, т.о. её центральную часть и Поволжье. В целом сейчас
состоянии подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию
дальнейшего ухудшения.
Из загрязняющих подземные
воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец,
кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота. Таким образом,
основными источниками загрязнения гидросферы являются:
промышленные сточные
воды;
хозяйственно-бытовые
сточные воды;
дренажные воды с
орошаемых земель;
организованный и
неорганизованный сток с территорий населенных пунктов и промышленных площадок;
сельскохозяйственные поля
я крупные животноводческие комплексы;
водный транспорт.
5. Значение почвы, ее
состав и свойства
Почвенный покров является
важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем,
что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий
95-97% продовольственных ресурсов для населения нашей планеты. Представления о
почве как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь
в конце XIX в., благодаря русскому ученому В.В. Докучаеву - основоположнику
современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах,
факторах почвообразования.
Почва состоит из твердой
(минеральной и органической), жидкой и газообразных фаз. Для всех почв
характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних
горизонтов почв к нижним.
Образование почв
происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов.
Субстрат, на котором
образуются почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства
почвы. Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность перемешивания
веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание
элементов питания, тип почвы.
Растительность - зеленые
растения (основные создатели первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы
углекислоту, из почвы - воду и минеральные вещества, используя энергию света,
они создают органические соединения, пригодные для питания животных.
Животные организмы,
выполняющие функцию преобразования органического вещества в почву. Сапрофаги
(земляные черви и др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на
содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного
животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов
и травоядные животные.
Микроорганизмы (бактерии,
одноклеточные водоросли, вирусы), разлагающие сложные органические и
минеральные вещества на более простые, которые в дальнейшем могут
использоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.
Климат, влияющий на
тепловой и водный режимы почвы, а значит, на биологический и физико-химический
почвенные процессы.
Рельеф,
перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.
Основное свойство почвы -
плодородие. Оно связано с качеством почвы. В разрушении почв и снижении их
плодородия выделяют следующие процессы.
Аридизация суши -
комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим
сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием
примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного
применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.
Эрозия почв, разрушение
почв под действием ветра, поды, техники и ирригации. Наиболее опасна полная
эрозия-смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Йодные эрозии отмечаются
при крутизне уже 1-2 градуса. Полной эрозии способствуют уничтожение лесов, распашка
по склону.
Ирригационная эрозия
развивается в результате нарушения и правил полива при орошаемом земледелии.
На больших площадях
происходит снижение продуктивности почв из-за уменьшения содержания гумуса,
запаси которого за последние 20 лет сократились в России на 25 Н0%, а ежегодные
потери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек.
Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной
проблемой.
6. Загрязнение почвы и
его последствия
Техногенная
интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации,
вторичному засолению, эрозии почвы.
Основными загрязнителями
почвы являются пестициды, применяемые для борьбы с сорняками. Ежегодное
применение пестицидов в нашем сельском хозяйстве в конце XX в. находилось на
одном уровне и составляло примерно 150 тыс. т, в последние годы в РФ эта цифра
изменилась до 100 тыс. т.
К регионам со
значительным загрязнением почвы следует отнести Московскую область, Курганскую
область к регионам со средним загрязнением - Центрально-Черноземный район,
Приморский край, Северный Кавказ и др.
Почвы вокруг больших
городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической
промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков
километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца,
серы и другими токсичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах
пятикилометровой зоны вокруг ряда обследованных городов Российской Федерации
находится в пределах 0,4-80 ПДК. Среднее содержание марганца вокруг предприятий
черной металлургии колеблется в пределах 0,05-6 ПДК.
Загрязнение почв нефтью в
местах ее добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает
фоновое в десятки раз. В радиусе 10 км от Владимира в западном и восточном
направлениях содержание нефти в почве превышает фоновое значение в 33 раза.
Не лучше обстановка в
Сибири и на Дальнем Востоке. Так, фтором загрязнены почвы вокруг Братска,
Новокузнецка, Красноярска, где максимальное его содержание превышает
региональный средний уровень в 4-10 раз.
Таким образом,
интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных
отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на
химический состав почвы, вызывая ухудшение ее качества. Сильное загрязнение
почвы тяжелыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся
при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и
возникновению техногенных пустынь.
Изменение содержания
микроэлементов в почве немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и
человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывая различные эндемические
заболевания местного характера. Например, недостаток йода в почве ведет к
болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах
питания - к поражению суставов, их деформации, задержке роста.
В почве всегда
присутствуют канцерогенные (химические, физические, биологические) вещества,
вызывающие опухолевые заболевания у живых организмов, в том числе раковые.
Основными источниками регионального загрязнения почвы канцерогенными веществами
являются выхлоп автотранспорта, выбросы промышленных предприятии, продукты нефтепереработки.
Литература
1.
Акименко И.М. Комментарий
к Земельному кодексу РФ. России. Ростов-на-Дону, 2007.
2.
Гольмер Ф.Г.
Основы экологии. М., 2008.
3.
Рыщук А.М.
Экология. М., 2006.
4.
Григорьев В.В.
Экологическое право. М., 2005.