Антропогенное загрязнение
Антропогенное загрязнение. Загрязнение окружающей природной среды. Привнесение в природную среду, или возникновение в ней новых, обычно не харак-терных, физических, химических, информационных или биологичес-ких агентов, или превышение в рассматриваемое время естествен-ного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колеба-ний) воздействия перечисленных агентов на среду, приводящее к негативным (с позиций человека) последствиям, называют загрязнением. В наиболее общем виде: Важно, что те или иные агенты воздействуют не просто на воду, атмосферный воздух или почву, а объектом воздействия всегда является экосистема (биогеоценоз). Поскольку в экосистемах эти агенты выступают в роли экологических факторов, то фактически происходит изменение режимов экологических факторов. В результате один или несколько из них выходят за границы своих оптимальных значений и даже могут выйти за пределы толерантности организмов соответствующего биоценоза, т.е. отклониться от требований экологической ниши того или иного организма или даже звена трофической цепи. Таким образом, загрязняющим агентом может быть любой экологический фактор , например любое вещество, находящееся в составе воздуха, воды, почвы. Загрязнение среды - сложный, многообразный процесс. При изучении или описании современных процессов в экосистемах и в биосфере в целом принято выделять загрязнение: -рхимическое (или ингредиентное), заключающееся в изменении химического состава среды (отклонении от нормального уровня концентрации характерных ингредиентов и появлении новых); -рфизическое (или параметрическое), связанное с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды; -рбиологическое, включающее микробиологическое (бактериями и вирусами – возбудителями болезней, носящих характер эпидемий) и макробиологическое (животными и растениями, случайно интродуцированными* в новые экосистемы). По масштабам воздействия выделяют следующие виды загрязнения биосферы: -рлокальные – характерны для городов, крупных промышленных и транспортных предприятий, районов добычи полезных ископаемых, крупных животноводческих комплексов и т.п.; -ррегиональные – охватывают значительные территории и акватории, как результат влияния крупных промышленных районов; -рглобальные – распространяются на большие расстояния от места возникновения и оказывают неблагоприятное воздействие на крупные регионы, вплоть до общепланетарного влияния (чаще всего связаны с выбросами в атмосферу). Антропогенное загрязнение. Загрязнение, возникающее в результате хозяйственной деятельности людей, в том числе их прямое или косвенное влияние на состав и интенсивность природного (естественного) загрязнения называют антропогенным. В настоящее время основным загрязнителем окружающей природ ной среды стал человек. При этом изготовление (производство) абсолютного большинства видов промышленной продукции интересует человеческое общество лишь в той мере, в какой она (продукция) удовлетворяет его потребности. Иначе говоря, целью всего, что делается человеком, является удовлетворение его потребностей в продуктах питания, одежде, благоустроенном жилье, медицинской помощи, лекарствах, транспортных услугах, информации, в культурно-эстетической сфере и т.п. Удовлетворение потребности общества в предмете, услуге, информации всегда связано с обменом между природной средой и технической средой веществом, энергией, информацией, в процессе которого они образуют сложные геотехнические комплексы и системы. При этом каждое предприятие (горнодобывающее, промышленное, транспортное, энергетическое, сельскохозяйственное, коммунальное и т.д.) вовлекает в свою производственную сферу сырьё и природные ресурсы, а возвращает в окружающую природную среду лишь отходы производственных процессов. Преднамереное и непреднамеренное прямое и косвенное воздействие на природу. Прямым антропогенным воздействием называют непосредственное влияние деятельности человека на природные экосистемы. Прямое воздействие – это любой вид непосредственного вторжения человека в биогеоценозы: * Интродуцированные - переселённые (широко известен случай завоза кроликов в Австралию). строительство поселений, дорог, использование земель в сельскохозяйственном производстве, ведение лесозаготовок, охотничьего или рыболовецкого промысла, добыча полезных ископаемых, промышленное производство и многое другое. Всё это ведёт к перерождению биогеоценозов и сужению разнообразия биологических видов, а также к накоплению загрязнений в природной среде. Последствия подобной деятельности не ограничиваются только прямым преднамеренным воздействием на природу. Учитывать следует также косвенные и отдалённые последствия хозяйствования. Так, лесозаготовительные работы в бассейне реки могут привести к целому ряду взаимосвязанных последствий: уменьшению влажности почвы, снижению уровня грунтовых вод, усыханию притоков реки, снижению уровня воды в реке и в озере, куда она впадает, изменению водных и почвенных биоценозов. В озере могут создаться условия, ведущие к уменьшению численности некоторых видов рыб, развитию цианобактерий (“цветению” водоёма). В конечном счёте, эта цепочка событий приведёт к отрицательным последствиям для людей, живущих около водоёма и пользующихся его водой. Другим характерным примером цепной реакции незапланированных воздействий первичной преднамеренной хозяйственной акции являются последствия использования пестицидов в сельском хозяйстве. Ресурсный цикл. К концу второго тысячелетия в биосфере наряду с биогеохимическим круговоротом веществ сформировался антропогенный круговорот веществ или ресурсный цикл. Ресурсный цикл – обмен веществ между природой и обществом, включающий извлечение естественных ресурсов из природной среды, вовлечение их в хозяйственный оборот с последующей утилизацией, а также возвращение трансформированной природной субстанции в окружающую среду. На рис. 9.1 представлена схема ресурсного цикла, включающего основные этапы цепи “сырьё - производство - эксплуатация (потребление) – утилизация (вторичные ресурсы) - отходы”. Этап 1. Разведка, добыча природного ресурса , представленного i -м видом сырья или материала, топлива или энергии M i при i = 1,2,3, . n. Этап 3. Производство из N j изделий, деталей, полупродуктов некоего предмета потребления или объекта (например, транспортного средства, медицинского центра или космического спутника связи) для оказания в дальнейшем услуги (например, транспортной, медицинской, информационной или иной, необходимой обществу). Этап 4. Эксплуатация объекта для удовлетворения потребности общества и конкретных людей в предмете ( потребление предмета ), транспортной, медицинской, информационной или иной услуге, а также в культурно-эстетической сфере, т.е. реализация той цели, для достижения которой на предыдущем этапе и был изготовлен предмет или объект. Этап 5 * . Ремонт объекта для восстановления утраченных потребительских свойств (технических характеристик) с целью продления срока службы, если это по каким-либо причинам рациональнее изготовления объекта заново. Этап 6 * . Реновация объекта , т. е. подготовка к эксплуатации его (или. его узлов, агрегатов, комплектующих) по иному назначению или в иной (преимущественно менее ответственной) сфере потребления**. Этап 7. Утилизация объекта, его узлов и деталей, а также всех отходов и веществ, уловленных при очистке выбросов в атмосферу и сбросов в природные водоёмы на предыдущих этапах, с выделе-нием всего, что может быть использовано повторно в качестве вторичных материальных (ВМР) энергетических ресурсов (ВЭР). Все вещества и энергия (бывшие природные ресурсы), за исключением возвращённых в ресурсный цикл ВМР и ВЭР, после 7-го этапа поступают в окружающую природную среду, где они уже являются загрязнением. На каждом этапе превращения природного ресурса в конечный продукт имеются потери используемого вещества. При добыче полез-ных ископаемых в отвалы направляется “пустая порода”. Значительны потери при транспортировке сырья к месту переработки. При выработке энергии, например с использованием органического топлива, оно пол-ностью превращается в иные соединения - золу, шлаки, оксиды углерода и др. Отсутствие технологий, обеспечивающих комплексную переработ-ку сырья (т.е. использующих все его компоненты) на стадии произ-водства изделий приводит к образованию большого количества отходов. Перемещение с этапа на этап требует дополнительных транспорт-ных затрат, вызывающих в свою очередь загрязнение биосферы отходами транспортных процессов. В среднем в процессе ресурс-ного цикла по целевому назначению используется не более 5 % добытого вещества (а зачастую не более 1 %), остальные же 95 % (99 %) так или иначе попадают обратно в окружающую среду в виде отходов, не удовлетворив никаких потребностей человека. Так, по данным Госкомэкологии РФ, в начале 90-х годов количество извле-каемых природных ресурсов составляло 53 т в год на одного жителя России. Добыча и переработка этой массы сырья ежегодно требовала около 7000 кВт . ч электроэнергии и 800 т воды. В итоге, в расчёте на одного человека в год, получалось 2 . 3 т конечной продукции, а остальная масса возвращалась в ОПС в виде отходов. * Являются подциклами общего ресурсного цикла. ** Диапазон возможностей для реновации очень широк. Он включает и перемонтаж выработавших летный ресурс авиадвигателей воздушных судов на речные и морские суда на подводных крыльях, и перевозку мебели на дачный участок при замене её в современной городской квартире, и сезонные распродажи товаров. Реновация экологически эффективна также при решении задач конверсии военной техники и оборонных предприятий. Конечная продукция в свою очередь также является отходами только отложенными во времени. Изготовленные изделия (машины, оборудование, предметы потребления), полученные химические соединения, всё произведённое человеком , включая шедевры искусства и памятники истории, рано или поздно изнашиваются, выходят из строя, разрушаются и рассеиваются в окружающей. природной среде. Все вовлекаемые в ресурсный цикл вещества полностью возвращаются в окружающую среду. Однако замкнутость ресурсного цикла существенно отличается от замкнутости биогеохимического или биотического циклов. Изъятый ресурс возвращается в биосферу в существенно измененном виде, в том числе с новым для природы сочетанием химических элементов. Такие соединения не могут быть ассимилированы в биосфере обычным путём. Кроме того, добытые для переработки природные ресурсы возвращаются не точно на место изъятия, а попадают в другие экологические системы; характерным примером является добыча фосфатов, их использование в качестве минерального удобрения и последующая эвтрофикация водоёмов. Следовательно, ресурсный цикл - главный источник загрязнения окружающей среды. Основными направлениями совершенствования ресурсного цикла являются: - уменьшение потерь на этапах добычи и транспортировки ресурсов; - разработка технологий, позволяющих использовать для производства (потребностей человека) максимально возможное количество компонентов извлекаемого сырья; - уменьшение материалоёмкости продукции; - уменьшение энергоёмкости производства и эксплуатации продукции; - увеличение срока службы изделий. Совершенствование ресурсного цикла идет по пути создания малоотходных технологий, оптимизации технических решений (в т. ч. оборудования), исходя из принципа минимизации экологического ущерба. Очевидно, что принципиально новые решения вызывают изменения на всех этапах ресурсного цикла. От одного и того же “усовершенствования” на разных этапах ресурсного цикла могут быть получены различные как по величине, так и по знаку экологические эффекты (или ущербы). Примеров этому к концу ХХ века накоплено много. Так, разработка и широкое внедрение нового хладагента велись 20 . 30 лет с целью замены в холодильных установках экологически опасного аммиака. на инертное, нетоксичное, пожаробезопасное вещество. Изначально хлорфторуглероды (фреоны) казались идеальным решением проблемы и лишь всестороннее изучение ресурсного цикла показало серьёзную ошибочность этого вывода, ибо они оказались смертоносны для озонового слоя. Современная экологическая экспертиза любых принимаемых решений обязательно должна быть всесторонней, учитывающей все возможные последствия для окружающей природной среды, человека, растительного и животного мира, биосферы в целом. 9.1. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ. Человек, как и любой другой организм, с момента возникновения на Земле влиял на биосферу. Выделяют следующие основные этапы воздействия человека на окружающую среду: - влияние на биосферу как биологического вида; - сверхинтенсивная охота без изменения экологических систем в целом (в период становления человечества); - изменение экосистем через естественно идущие процессы: пастьбу, усиление роста трав путем их выжигания и т. п.; - усиление влияния путем распашки земель и вырубки лесов; -I глобальное изменение структурных компонентов наиболее крупных экосистем, биомов и биосферы в целом. Последний этап начался примерно 250 лет назад. Источниками антропогенного воздействия на биосферу, а следовательно и загрязнения, являются промышленные предприятия, транспорт, сельское хозяйство, сфера потребления и быта - любая деятельность современного человека. Воздействие на биосферу современного человека происходит по следующим основным направлениям: - изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоёмов и водотоков и т.п.); - изменение химического состава природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах); - изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне; - изменения в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция, акклиматизация). По состоянию на конец ХХ века среди существующих источников воздействия выделяют следующие. Главными источниками антропогенного загрязнения воздуха признаны энергетика, транспорт, чёрная и цветная металлургия, химия и нефтехимия. Основными загрязнителями гидросферы являются предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и легкой отраслей промышленности. В последнее время значительно увеличилась доля загрязнений, поступающих в водоемы от индустриального сельского хозяйства. Все твердые отходы, поступающие в окружающую cреду, подразделяют на сельскохозяйственные, промышленные и бытовые. Основная масса промышленных твёрдых и жидких отходов образуется на предприятиях горнодобычи и горнопереработки, энергетики, металлургической и химической отраслей промышленности. Утилизация твёрдых бытовых отходов повсеместно затруднена.
