Воздействие человека на ландшафты

1. Воздействие человека на ландшафт

 
Многообразие антропогенной деятельности в ландшафтах приводит к их изменению. Изменённые ландшафты, в свою очередь, оказывают обратное воздействие  на человека и его хозяйственную  деятельность. Последствия такого взаимодействий для общества могут быть положительными или отрицательными. Проводя объективные  измерения показателей, оценивающих  состояние ландшафта, определяют направленность последствий и делают анализ. Отрицательным  последствиям воздействия человека на ландшафт уделяется основное внимание. 
 
Сложный процесс «воздействия – последствия» имеет нелинейный характер, эффект взаимодействия в многокомпонентной системе ландшафта распространяется по сложной, ветвящейся цепи процессов. Любая конкретная локальная или региональная геосистема характеризуется вертикальными и горизонтальными связями, действующими в единстве времени и пространства. В результате их взаимодействия происходит перераспределение энергии и веществ из горизонтальных потоков в вертикальные и из вертикальных в горизонтальные. Через эти потоки и происходит распространение изменений.  
 
Без вертикальных связей распространение последствий от воздействий замыкалось бы на тех компонентах, где возникло, а без горизонтальных было бы локализованным в структурных элементах ландшафта. 
 
Воздействие общества на ландшафты можно разделить на группы: 
 
- изъятие из ландшафта энергии или вещества; 
 
- преобразование компонентов ландшафта или его процессов; 
 
- подача в ландшафт энергии или вещества; 
 
- привнесение технических или техногенных объектов в природу. 
 
В результате воздействия общества на ландшафт: 
 
- изменяется и, как правило, ухудшается качество компонентов ландшафта; 
 
- нарушаются или изменяются межкомпонентные связи в геосистемах; 
 
- уменьшаются природные ресурсы ландшафта; 
 
- изменяется и, как правило, ухудшаются экологические условия;  
 
- ухудшаются условия ведения хозяйства и работы техники; 
 
- изменяется и, как правило, уменьшается количество и ухудшается качество продукции. 
 
Ухудшение использования ресурсов ландшафта в производственной деятельности из-за внутрихозяйственных и межхозяйственных связей приводит к отраслевым отрицательным последствиям и передаётся на опирающиеся другие отрасли, не связанные с ресурсом. Таким образом, воздействие человека на ландшафты через производственные цепные реакции способно вызвать изменение во всём производственном комплексе. 
 
Результат воздействия хозяйственной деятельности человека на ландшафт можно охарактеризовать: 

•  
  изменением его строения, состояния, функционирования;
•  
  изменением хода природных циклов и тенденций естественного саморазвития;
•  
  различной реакцией на техногенные нагрузки;
•  
  изменением устойчивости;
•  
  изменением механизмов устойчивости;
•  
  выполнением новых функций;
•  
  надёжностью выполнения новых функций и интегральным управлением геосистемами;
•  
  негативными последствиями в ходе выполнения новых функций;
•  
  возможными негативными последствиями на соседние ландшафты;
•  
  экологическими ограничениями.

 
Изменения в ландшафтах в конечном итоге зависят от естественных факторов, антропогенно-техногенных воздействий и свойств самого ландшафта. Естественные факторы характеризуются зональными условиями, ритмичностью их проявлений (периодом) и размахом колебаний (амплитудой); считают, что геосистемы в таких условиях находятся в устойчивом состоянии. 
 
К анторопогенно-техногенным факторам относятся:  
 
- воздействие инженерных сооружений;  
 
- специфическая технология производства; 
 
- вид использования ландшафта.  
 
Естественные и антропогеннно-техногенные факторы действуют в системе ландшафтных связей в физических, химических, геологических, биологических, механических и других формах. Техногенные факторы аритмичны и могут достигать такой силы воздействия, которая вызовет необратимые изменения в ландшафте. Техногенные воздействия делят на пассивные и активные. Пассивными воздействия считают, когда технические сооружения не оказывают на ландшафт большого влияния, а обмен веществом и энергией между ними минимален – «эффект присутствия». Пассивное воздействие перейдёт в активное в случае нарушения равновесия между техногенным фактором и ландшафтом. Например, после строительства техногенного сооружения на склоне могут проявиться смыв или оползни – «эффект толчка». 
 
Активное воздействие выражается в изъятии из ландшафта или привнесении в него вещества или энергии. Например, дождевание изменяет влажность почвы и улучшает условия роста растений, а энергия падающей струй дробит и перемещает почву, т.е. имеет место одновременное поступление вещества и энергии. 
 
Техногенные воздействия на геосистемы разделяют на очаговые и площадные. Очаговое воздействие связано с использованием природных ресурсов, имеющих очаговое распространение. Например, карьер в горнодобывающей промышленности, локальные источники вод и других ресурсов. Площадныевоздействия распространены на большие территории: пашни, пастбища, лесные угодья и др. 
 
При воздействии человека на ландшафт наибольшему изменению подвергаются почва, биота, водный и тепловой режимы. Их трансформация вызывает обратимые изменения в геосистеме. Необратимые изменения в ландшафте последуют после нарушения твёрдого фундамента, рельефа, климата, так как эти компоненты – основные входы в геосистему, через которое извне поступает вещество и энергия. Преобразование твёрдого фундамента и мезорельефа формирует совершенно новые геосистемы – антропогенные, т.е. созданные человеком (отвалы, карьеры, овраги и др.) и оказывает влияние на почву, биоту, водный и тепловой режимы.  
 
Антропогенные геосистемы изменяются по законам природы, но скорость их трансформации превосходит темпы изменений, происходящих в естественных условиях, так как воздействие человека изменило условия поступления или расхода вещества и энергии, что повлияло на интенсивность природных процессов. Технические сооружения интенсивно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. Каналами связей между компонентами геосистемы и техническим сооружением являются контактные поверхности сооружения с геосистемой. Наиболее активные изменения в зоне влияния технических сооружений в геосистемах происходят в первые годы (годы резких изменений исходных состояний) их эксплуатации. Затем идёт период изменений наиболее инертных компонентов геосистем. Далее скорость изменений в геосистеме замедляется, трансформация продолжается, но темпы её постепенно приближаются к естественному фону. 
 
В результате в геосистеме устанавливается новое устойчивое состояние. Временные изменения в структуре геосистем от воздействия различных техносистем и в разных природных условиях изучены недостаточно. Здесь важно время релаксации, т.е. продолжительность периода основных изменений при перестройке геосистемы. Минимальное время перестройки геосистем длится 10-15 лет. 
 
Помимо временных изменений в геосистеме изменяется её пространственная структура, так как в прилегающих к техническому объекту геосистемах активизируется горизонтальные и вертикальные связи. Зоны влияния технической системы определяют по ареалам распространения преобразованного компонента геосистемы, например зона агротехнической обработки почвы или любая другая, в которой после воздействия произошли изменения природных условий. Отчётливо эти зоны выделяются в местах размещения водохранилищ, осушительных систем, каналов, перерабатывающих предприятий и т.д. В зоне производственного воздействия сильно преобразуется вертикальная и горизонтальная структура геосистем, разрушается и смывается почвенный покров, геосистемы загрязняются, угнетается, повреждается и уничтожается биота. Поэтому, природные ландшафты при воздействии человека изменяются существенно или коренным образом.

2.Основные химические  примеси загрязняющие атмосферу. 

Основными химическими примесями, загрязняющими атмосферу, являются следующие.

Оксид углерода (СО) - бесцветный газ, не имеющий запаха, так называемый «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода при низкой температуре. Примерно 65% всех выбросов приходится на транспорт, 21 % - на мелких потребителей и бытовой сектор, 14 % - на промышленность.

Максимальная разовая ПДК СО - 5 мг/м³, а среднесуточная - 3 мг/м³. При 14 мг/м³ возрастает вероятность смерти от инфаркта миокарда. Высокие концентрации оксида углерода часто наблюдаются в часы пик на автотранспорте или при инверсиях (т.е в условиях слабого воздушного обмена), благоприятствующих возникновению смога. Уменьшение выбросов угарного газа достигается путем дожигания отходящих газов и использования альтернативных источников топлива.

Диоксид углерода (СО₂ ), или углекислый газ - бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.

Диоксид серы (SO₂) или сернистый ангидрид - бесцветный газ с резким запахом. Образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс SO₂ оценивается в 190 млн. т в год. Концентрация диоксида серы особенно велика в районах, где расположены крупные тепловые станции, металлургические и горно-обогатительные заводы. Максимальная разовая ПДК для диоксида серы составляет 0,5 мг/м³ , а среднесуточная - 0,05 мг/м³ . Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит к нарушению кровообращения и остановке дыхания.

Оксиды азота (оксид и диоксид азота) - газообразные вещества: монооксид азота и диоксид азота объединяются общей формулой NO_x. Образуются при всех процессах горения большей частью в виде оксида азота. Оксид азота достаточно быстро окисляется до диоксида, который представляет собой красно-белый газ с неприятным запахом, сильно действующим на слизистые оболочки человека. Чем выше температура горения, тем интенсивнее идет образование оксидов азота.

Другим источником оксидов  азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту  и нитраты, анилиновые красители, нитросоединеия, вискозный шелк, целлулоид. Количество азота, поступающего в атмосферу, составляет 65 млн. т в год. При этом на транспорт приходится 55%, на энергетику - 28 %, на промышленные предприятия - 14%, на мелких потребителей и бытовой сектор - 3%.

В летний период при интенсивном  солнечном облучении продолжительностью 12-14 часов вследствие высокой растворимости  в воде (облака, дождь) и сорбции  на увлажненных поверхностях азотная  кислота быстро выпадает на земную поверхность. В городах наиболее высокие концентрации оксидов азота  наблюдаются утром, до начала фотохимических процессов. При ярком солнечном  свете оксиды азота реагируют  с несгоревшими бензиновыми парами и другими углеводородами, образуя  низкоатмосферный озон, или смог.

Максимальная разовая ПДК диоксида азота составляет 0,085 мг/м³, среднесуточная -0,04 мг/м³ . При концентрациях свыше 0,15 мг/м³ возникают острые заболевания органов дыхания. При остром отравлении может развиться отек легких.

Озон - газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений (ЛОС). Поскольку к ЛОС относят порядка 260 химических соединений, при образовании озона получаются смеси, состоящие из сотен химических веществ и называемые фотохимическим смогом. Наиболее высокие концентрации озона наблюдаются в промышленных районах, хотя в сельской местности также зафиксированы повышенные концентрации озона. Макимальная разовая ПДК озона, который относится к 1 классу опасности, составляет 0,16 мг/м³, а среднесуточная - 0,03 мг/м³.

Углеводороды - химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, промышленных растворителях и т.д. Многие углеводороды опасны сами по себе. Например, бензол, один из компонентов бензина, может вызвать лейкемию, а гексан - тяжелые поражения нервной системы человека. Сильным канцерогеном является бутадиен.

Свинец - серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства припоя, красок, боеприпасов, типографского сплава и т.п. Около 60% мировой добычи свинца, которая составляет порядка 4 х 10⁷ т ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80%) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин, в который в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец. Для свинца и его соединений среднесуточная ПДК составляет 0,0003 мг/м³ , а для тетраэтилсвинеца установлен ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ), равный 3 х 10 ^-63 . мг/м

Свинец и его соединения, попадая в организм человека, снижают  активность ферментов и нарушают обмен веществ, кроме того, они  обладают способностью накапливаться  в организме человека. Особую угрозу соединения свинца представляют для  детей, нарушая их умственное развитие, рост, слух, речь ребенка, его способность  сосредоточиться.

Фреоны - группа галогеносодержащих веществ, синтезированных человеком. Фреоны, представляющие собой хлорированные и фторированные углероды (ХФУ), как недорогие и нетоксичные газы широко применяют в качестве хладагентов в холодильниках и кондиционерах, пенообразующих агентов, в установках для газового пожаротушения, рабочего тела аэрозольных упаковок (лаков, дезодорантов).

Промышленные  пыли в зависимости от механизма их образования подразделяют на следующие классы:

• механическая пыль - образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса,
• возгоны - образуются в результате объемной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат,
• летучая зола - содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении,
• промышленная сажа - входящий в состав промышленного выброса твердый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.

Основной параметр, характеризующий  взвешенные частицы, - это их размер, который колеблется в широком  диапазоне - от 0,1 до 850 мкм. Наиболее опасны частицы от 0,5 до 5 мкм, поскольку  они не оседают в дыхательных путях и именно их вдыхает человек.

Основными источниками антропогенных  аэрозольных загрязнений воздуха  являются теплоэлектростанции, потребляющие уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и другие заводы. Аэрозольные  частицы от этих источников отличаются большим химическим разнообразием. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - окислы металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и подобных предприятиях.

Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный примерно 170 млн. т./г.

Диоксины относятся к классу полихлорированных полициклических соединений. Под этим названием объединено более 200 веществ - дибензодиоксинов и дибензофуранов. Основным элементом диоксинов является хлор, который в отдельных случаях может замещаться бромом, кроме того, диоксины содержат кислород, углерод и водород.

В природной среде диоксины, вследствие химической инертности, высокого сродства с органической фазой и способности к комплексообразованию, чрезвычайно эффективно переносятся по цепям питания, мигрируют в почве и накапливаются в воде.