Глобальное потепление и природные чрезвычайные ситуации

 

Загрязнение почвы.

 

Почва – верхний слой земли, образовавшийся под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями.

В почве взаимодействуют  основные компоненты:

1. Минеральные частицы, вода, воздух;
2. Детрит - отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;
3. Множество живых организмов – от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.

 

Таким образом, почва - биокосная система, основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными организмами.

Каждому типу почв соответствуют  определенные типы растительных сообществ. Так, сосновые боры, как правило, растут на легких песчаных почвах, а еловые леса предпочитают более тяжелые  и богатые питательными веществами суглинистые почвы.

Почва является как бы живым  организмом, внутри которого протекают  различные сложные процессы. Для  того чтобы поддерживать почву в  хорошем состоянии, необходимо знать  природу обменных процессов всех ее составляющих.

Поверхностные слои почвы  обычно содержат много остатков растительных и животных организмов, разложение которых приводит к образованию  гумуса. Количество гумуса определяет плодородие почвы.

В почве обитает великое  множество различных живых организмов – эдафобионтов, формирующих сложную пищевую детритную сеть: бактерии, микрогрибы, водоросли, простейшие, моллюски, членистоногие и их личинки, дождевые черви и многие другие. Все эти организмы играют огромную роль в формировании почвы и изменении её физико-химических характеристик.

Растения поглощают из почвы необходимые минеральные  вещества, но после смерти растительных организмов, изъятые элементы возвращаются в почву. Почвенные организмы постепенно перерабатывают все органические остатки. Таким образом, в естественных условиях происходит постоянный круговорот веществ в почве.

В искусственных агроценозах такой круговорот нарушен, так как человек изымает значительную часть сельскохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из-за неучастия этой части продукции в круговороте почва становится бесплодной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобрения.

В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но в результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже её уничтожение. В настоящее время на каждого жителя нашей планеты приходится менее 1-го гектара пахотной земли. И эти незначительные площади продолжают сокращаться из-за неразумной хозяйственной деятельности человека.

Громадные площади плодородных  земель погибают при строительстве предприятий и городов, при горнопромышленных работах. Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблюдения правил агротехники приводит к возникновению эрозии почвы – разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром. Подсчитано, что только за последнее столетие в результате водной и ветровой эрозий потеряно 2 млрд. га плодородных земель активного сельскохозяйственного пользования.

Одним из последствий усиления производственной деятельности человека является интенсивное загрязнение  почвенного покрова. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы  и их соединения, радиоактивные элементы, а также удобрения и ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве.

Вблизи крупных центров  черной и цветной металлургии  почвы загрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и  другими металлами. Во многих местах их концентрация в десятки раз  превышает ПДК.

Радиоактивные элементы могут  попадать в почву и накапливаться  в ней в результате выпадения  осадков от атомных взрывов или  при удалении жидких и твердых  отходов промышленных предприятий, АЭС или научно-исследовательских  учреждений, связанных с изучением  и использованием атомной энергии. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем в организмы  животных и человека, накапливаются  в них.

Значительное влияние  на химический состав почв оказывает  современное сельское хозяйство, широко использующее удобрения и различные  химические вещества для борьбы с  вредителями, сорняками и болезнями  растений. В настоящее время количество веществ, вовлекаемых в круговорот в процессе сельскохозяйственной деятельности, примерно такое же, что и в процессе промышленного производства. При  этом с каждым годом производство и применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве возрастает. Неумелое и бесконтрольное использование  их приводит к нарушению круговорота  веществ в биосфере.

Особую опасность представляют стойкие органические соединения, применяемые  в качестве ядохимикатов. Они накапливаются  в почве, в воде, донных отложениях водоемов. Но самое главное – они включаются в экологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем в животных, а в конечном итоге попадают с пищей в организм человека.

 

Загрязнение природных  вод.

 

Вода – самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода – основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле – фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10-20% воды живыми организмами приводят к их гибели.

В естественном состоянии  вода не свободна от примесей. В ней  растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 л пресной воды может содержаться  до 1 г солей.

Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных функций и  экономического значения в результате поступления в них вредных  веществ.

Одним из основных загрязнителей  воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в  результате естественных ее выходов  в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны  с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и  промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного  производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое  применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных  водах, как правило, составляет 5-15 мг/л  при ПДК – 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

Из других загрязнителей  необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм.

Расширенное производство (без  очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к  сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды  происходит в результате прямого  внесения ядохимикатов при обработке  водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей  с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов  предприятий-производителей, а также  в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами  сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.

Одним из видов загрязнения  водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия  часто сбрасывают подогретую воду в  водоем. Это приводит к повышению  в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается  количество кислорода, увеличивается  токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие.

В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут  вызвать вспышки различных заболеваний.

В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные  воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время  в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной  воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько  велико, что вода из них стала  непригодной для питья.

Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями  являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли  промышленности – горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды – сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной воды.

В современных условиях сильно увеличиваются потребности человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит от региона и  уровня жизни, составлял от 3 до 700 л  на одного человека, В Москве, например, на каждого жителя приходится около 650 л, что является одним из самых  высоких показателей в мире.

Из анализа водопользования  за 5-6 прошедших десятилетий вытекает, что ежегодный прирост безвозвратного водопотребления, при котором использованная вода безвозвратно теряется для природы, составляет 4-5%. Перспективные расчеты  показывают, что при сохранении таких  темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов  производства к 2100 г. человечество может  исчерпать все запасы пресной  воды.

Уже в настоящее время  недостаток пресной воды испытывают не только территории, которые природа  обделила водными ресурсами, но и  многие регионы, еще недавно считавшиеся  благополучными в этом отношении. В  настоящее время потребность  в пресной воде не удовлетворяется  у 20% городского и 75% сельского населения  планеты.

Вмешательство человека в  природные процессы затронуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве  вода по большей части расходуется  на испарение и образование растительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8% , а у таких рек, как Дон, Терек, Урал – на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути, прекратившего существование из-за чрезмерного забора вод рек Сырдарьи и Амударьи на орошение.

Ограниченные запасы пресной  воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения. Главную опасность  представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), поскольку  значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод.

 

Радиация в  биосфере.

 

Радиационные загрязнения  имеют существенное отличие от других. Радиоактивные нуклиды – это ядра нестабильных химических элементов, испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая.

Рисунок№3. 
Пример эволюции радиационного форсинга, обусловленного выбросом газов 1, 2 и 3, живущих в атмосфере несколько сот лет, десятки лет и годы соответственно. Площадь фигуры, ограниченной осями координат, одной из пунктирных линий и одной из кривых 1-3, характеризует величину суммарного эффекта на радиационный баланс атмосферы от выброса соответствующего газа за 20, 100 или 500 лет. Отношение площадей, ограниченных кривыми 2 (или 3) и 1, — потенциал глобального потепления газа 2 (или 3). Кривая 1 соответствует эволюции радиационного форсинга CO₂ .

В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному  облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхождения  и радиоактивных нуклидов, находящихся  в окружающей среде. Внутреннее облучение  создается радиоактивными элементами, попадающими в организм человека с воздухом, водой и пищей.

Наибольшую опасность  представляет радиоактивное загрязнение  биосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные  элементы достаточно широко используются в различных областях. Халатное отношение  к хранению и транспортировке  этих элементов приводит к серьезным  радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное  заражение биосферы связано также  с испытаниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных объектах.

Так, при взрыве на Чернобыльской  АЭС в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерного топлива. Но это привело к облучению многих людей, большие территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Это потребовало переселения тысяч жителей из зараженных районов. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осадков было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.