Глобальные проблемы человечества

Некоторые пресноводные рыбы, представляющие собой одно из высших звеньев в  цепи питания, в 20-30 тыс. раз радиоактивнее  воды, в которой они живут. Загрязнения сточных вод делят в основном на две группы: минеральные и органические, в том числе - биологические и бактериальные.

К минеральным загрязнениям относятся  сточные воды металлургических и  машиностроительных предприятий, отходы нефтяной, нефтеобрабатывающей и горнодобывающей промышленности. Эти загрязнения содержат песок, глинистые и рудные включения, шлак, растворы минеральных солей, кислот, щелочей, минеральные масла и др.

Органические загрязнения вод  производятся городскими фекально-хозяйственными стоками, водами боен, отходами кожевенных, бумажно-целлюлозных, пивоваренных и других производств. Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки бумаги, растительные масла, остатки плодов, овощей и др. Основным химическим веществом этого рода загрязнений является углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся: физиологические выделения людей, животных, остатки жировых и мускульных тканей, клеевые вещества, и пр. Они характеризуются значительным содержанием азота.

Бактериальные и биологические  загрязнения представляют собой  различные живые микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в  том числе - возбудители тифа, паратифа, дизентерии, яйца гельминтов, поступающие с выделениями людей и животных и пр. Загрязнения большей частью содержат около 42% минеральных веществ и до 58% органических.

Загрязнение водоемов характеризуется  следующими признаками:

- появление плавающих веществ  на поверхности воды и отложение на дне осадка;

- изменение физических свойств  воды, как-то: прозрачности и цветности,  появление запахов и привкусов; 

- изменение химического состава  воды (реакции, количества органических  и минеральных примесей, уменьшение  растворенного в воде кислорода, появление ядовитых веществ и др.);

- изменение видов и количества  бактерий и появление болезнетворных  бактерий за счет поступления  их со сточными водами.

Вода обладает чрезвычайно ценным свойством непрерывного самовозобновления  под влиянием солнечной радиации и самоочищения. Оно заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой и в дальнейшем процессе минерализации органических веществ и отмирания внесенных бактерий. Агентами самоочищения являются бактерии, грибы и водоросли. Установлено, что в ходе бактериального самоочищения через 24 ч остается не более 50% бактерий, через 96 ч - 0,5%. Процесс бактериального самоочищения сильно замедляется зимой, так что через 150 ч сохраняются еще до 20% бактерий. Чтобы обеспечить самоочищение загрязненных вод, необходимо их многократное разбавление чистой водой.

Если же загрязнения настолько  велики, что самоочищение воды не происходит, существуют специальные методы и  средства для ликвидации загрязнений, поступающих со сточными водами.

2) Загрязнение атмосферы

Атмосфера представляет собой воздушную оболочку Земли. Под качеством атмосферы понимают совокупность ее свойств, определяющих степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферы зависит от ее загрязненности, причем сами загрязнения могут попадать в нее от природных и антропогенных источников. С развитием цивилизации в загрязнении атмосферы все больше и больше превалируют антропогенные источники.

В зависимости от формы  материи загрязнения подразделяют на вещественные (ингредиентные), энергетические (параметрические) и вещественно-энергетические. К первым относят механические, химические и биологические загрязнения, которые обычно объединяют общим понятием «примеси», ко вторым - тепловые, акустические, электромагнитные и ионизирующие излучения, а также излучения оптического диапазона; к третьим - радионуклиды.

В глобальном масштабе наибольшую опасность представляет загрязнение атмосферы примесями, так как воздух выступает посредником загрязнения всех других объектов природы, способствуя распространению больших масс загрязнения на значительные расстояния. Промышленными выбросами, переносимыми по воздуху, загрязняется Мировой океан, закисляются почва и вода, изменяется климат и разрушается озоновый слой.

Под загрязнением атмосферы  понимают привнесение в нее примесей, которые не содержатся в природном воздухе или изменяют соотношение между ингредиентами природного состава воздуха.

Численность населения  Земли и темпы его роста  являются предопределяющими факторами повышения интенсивности загрязнения всех геосфер Земли, в том числе и атмосферы, так как с их увеличением возрастают объемы и темпы всего того, что добывается, производится, потребляется и отправляется в отходы. Наибольшее загрязнение атмосферы наблюдается в городах, где обычные загрязнители - это пыль, сернистый газ, оксид углерода, диоксид азота, сероводород и др. В некоторых городах в связи с особенностями промышленного производства в воздухе содержатся специфические вредные вещества, такие, как серная и соляная кислота, стирол, бенз(а)пирен, сажа, марганец, хром, свинец, метилметакрилат. Всего в городах насчитывается несколько сотен различных загрязнителей воздуха.

Особую тревогу вызывают загрязнения атмосферы вновь  создаваемыми веществами и соединениями. ВОЗ отмечает, что из 105 известных  элементов таблицы Менделеева 90 используются в производственной практике, а на их базе получено свыше 500 новых  химических соединений, почти 10% из которых вредные или особо вредные.

Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу:

1) естественные примеси,  обусловленные природными процессами;

2) антропогенные, возникающие в результате хозяйственной деятельности человечества.

Уровень загрязнения атмосферы примесями от естественных источников является фоновым и имеет малые отклонения от среднего уровня во времени.

Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов примесей и многочисленностью источников их выброса. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Установлено, что каждые 10-12 лет объем мирового промышленного производства удваивается, а это сопровождается примерно таким же ростом объема выбрасываемых загрязнений в окружающую среду. По ряду загрязнений темпы роста их выбросов значительно выше средних. К таковым относятся аэрозоли тяжелых и редких металлов, синтетические соединения, не существующие и не образующиеся в природе, радиоактивные, бактериологические и другие загрязнения.

Основными химическими  примесями, загрязняющими атмосферу, являются следующие: оксид углерода (СО), диоксид углерода (СО2), диоксид  серы (SO2), оксиды азота, озон, углеводороды, соединения свинца, фреоны, промышленные пыли.

Основными источниками  антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), 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 - оксиды 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 других подобных предприятиях.

К постоянным источникам аэрозольного загрязнения относятся промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образующихся при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.

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

3) Загрязнение почвы

Почва - это уникальное природное образование, обладающее рядом свойств живой и неживой  природы. Является невозобновимым природным  ресурсом, так как образовалась в результате сложных природных почвообразовательных процессов на протяжении миллионов лет. Средняя глубина почвенного горизонта не превышает, как правило, 20-30 см, на черноземах достигает 100 и более см. Почва состоит из органических веществ, минеральных соединений, живых организмов; для каждой почвы свойственен свой генотип. Плодородие почв - это способность ее давать урожай. Гумус является основным и непременным условием плодородия почв; представляет сложный органо-минеральный комплекс; среднее содержание гумуса в почве - от 2 до 10%. В естественных условиях и в условиях оптимального ведения земледелия сохраняется положительный баланс гумуса: ежегодная добавка биоэнергии в нем равна или больше ежегодного расхода.

Под загрязнением земель понимается поступление в нее любых жидких, твердых, газообразных веществ, микроорганизмов и энергий в количествах, вызывающих изменение состава и свойств почво-грунтов и оказывающих вредное воздействие на человека, флору и фауну (химическое, органическое и радиоактивное загрязнение).

Можно выделить несколько  путей проникновения загрязняющих веществ в почву, большинство  из которых антропогенного характера:

1. Атмосферные осадки: многие химические соединения (газы - оксиды серы и азота), попадающие  в атмосферу в результате работы предприятии, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву.

2. Пыль и аэрозоли: твердые и жидкие соединения  при сухой погоде обычно оседают  непосредственно в виде пыли  и аэрозолей.

3. При непосредственном  поглощении почвой газообразных соединений: в сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной.

4. С растительным опадом: различные вредные соединения, в  любом агрегатном состоянии, поглощаются  листьями через устьица или  оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают в почву.

В интересах охраны здоровья людей, окружающей среды и для оценки состояния почв установлены нормативы предельно-допустимых концентраций вредных химических, бактериологических, паразитарно-бактериальных и радиоактивных веществ в почве.

Пестициды - общепринятое собирательное название химикатов, используемых в сельском хозяйстве  для защиты растений от вредителей, болезней, сорняков. С одной стороны, пестициды - одно из важнейших достижений научно-технической революции, экономическая эффективность их доказана. С другой стороны, вследствие биологической активности, токсичности, персистентности, кумулятивности ядохимикатов, масштабам их применения (в мире - 1,5 млн. т/год) возросла опасность негативного их воздействия на природную среду. При систематической перегрузке почв токсикантами буферный механизм почв нарушается и непоглощенные почвенным раствором остатки ядов поступают в растения, а через них - в организм животных и людей. Одновременно пестициды могут загрязнять водоемы, атмосферный воздух, негативно влиять на биоценозы.

4. Энергетическая  проблема

Неуклонный рост народонаселения  планеты сталкивается с не менее  сложной глобальной проблемой –  с перспективой исчерпания традиционных энергетических ресурсов.

Энергетические ресурсы  принято характеризовать числом лет, в течение которых данного  ресурса хватит для производства энергии на современном количественном уровне. Оказывается, что если брать  оценку количества топлива по всем трем категориям (разведенным возможным и вероятным), то угля хватит на 600 лет, нефти - на 90 природного газа – на 50 и урана (при применяемых сейчас реактоpax на медленных нейтронах) — на 27 лет. Таким образом, все виды топлива по всем категориям будут сожжены за 800 лет.

Традиционные энергетические ресурсы не только ограничены, их использование  загрязняет атмосферу. На сжигание угля, газа и нефти из атмосферы ежегодно изымается 20 млн. тонн кислорода, а взамен выбрасываются миллионы тонн углекислого  газа и прочих ядовитых веществ. Планета буквально тонет в массе ядовитых отходов промышленного производства.

Исследования показывают, что антропогенная нагрузка на биосферу достигла критической отметки. Если допустимую антропогенную нагрузку на единицу площади страны (на 1 км²) принять за единицу, то индексы воздействия этой нагрузки на биосферу для крупных стран мира образует следующую последовательность: Япония — 15,8; Великобритания — 12,7; Италия — 8,1; Франция – 5,3; Индия – 4,0; США – 2,8; Китай – 1,9 и т.д.

Из приведенных данных следует вывод, что в разрушении биосферы наибольшую долю вносят высокоразвитые страны, а также густонаселенные регионы. В разрушении биосферы участвовал и СССР. Но благодаря огромной территории его относительное воздействие на биосферу оказалось меньше воздействия на нее всего человечества.

В настоящее время  биосфера вышла из состояния устойчивости. Она перестала поглощать избыток углерода в атмосфере и, наоборот, начала выбрасывать углерод в нее. Биосфера утратила способность стабилизировать окружающую среду. Порог устойчивости континентальной части биосферы превышен в 5—7 раз. При этом следует иметь в виду, что если ресурсная модель допускает численность населения Земли в 7—8 млрд. человек, то биосфера – всего 1 – 2 млрд.

Возрастание темпов прироста народонаселения тяжким грузом легло на биосферу, потребовав более интенсивного использования плодородия почв. В связи с ростом населения средняя площадь посевов зерновых культур, приходящихся на одного человека, уменьшилась за последние тридцать лет на одну треть. Если в начале XX в. на одного человека приходилось 9 га культурных земель, то к середине века этот показатель составлял уже 6 га, а в настоящее время около 3 га, к началу же нового тысячелетия он составит не более 2 га (4. С. 238).