Антропогенные воздействия на гидросферу и литосферу. Антропогенное воздействие на гидросферу и водный баланс Антропогенные воздействия на гидросферу кратко
Загрязнение вод проявляется в изменении их физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запаха, вкуса), увеличении содержания солей (сульфатов, хлоридов, нитратов и др.), токсичных тяжелых металлов, сокращении содержания растворенного в воде кислорода, увеличении содержания радионуклидов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.
Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире: на каждого жителя России приходится свыше 30 000 м 3 воды в год. Однако в настоящее время из-за загрязнения около 70% рек и озер России утратили свои качества источников питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют недоброкачественную воду.
Частично нарушено даже исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала - уникального озера на нашей планете, которое могло бы обеспечивать чистой водой все человечество в течение почти 50 лет. По современным оценкам, загрязнено более 100 км 3 байкальской воды. На акваторию озера поступают нефтепродукты, нитраты, хлориды и другие загрязнители. Только размеры озера, огромный объем водной массы, а также способность биотического сообщества Байкала поддерживать процессы самоочищения пока спасают экосистему озера от деградации.
Различают химические, биологические и физические загрязнители вод. К наиболее распространенным химическим загрязнителям относят нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Биологическими загрязнителями служат вирусы, болезнетворные бактерии и вообще любые болезнетворные микроорганизмы. Под физическими загрязнителями подразумевают радиоактивные вещества, механическое и тепловое загрязнение и т.д.
Химическое загрязнение является наиболее распространенным, стойким и охватывающим значительные территории. Оно может быть органическим (фенолы, пестициды, нефть и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пластах вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются или восстанавливаются, выпадают в осадок, однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит.
Биологическое загрязнение обычно носит временный характер. При радиоактивном загрязнении наиболее опасны долгоживущие радионуклиды (стронций-90, цезий-137, изотопы урана, радия, плутония и т.д.). Радиоактивные вещества могут попадать в водоемы в результате сбрасывания в них радиоактивных отходов (РАО), захоронения РАО при несоблюдении условия их герметичности, глобальных выпадений из атмосферы после испытаний ядерного оружия или радиационных аварий на атомных реакторах. В результате просачивания в глубь литосферы вместе с водой радионуклиды могут загрязнять и подземные воды.
Механическое загрязнение обусловлено присутствием в воде различных механических примесей (песок, камни, ил и др.). Механические примеси могут существенно ухудшать органолептические показатели воды. Для поверхностных вод выделяют также их засорение твердыми отходами (остатками лесосплава, мусором, железобетонными конструкциями, промышленными и бытовыми отходами), которые отрицательно влияют на условия обитания гидробионтов и на состояние водной экосистемы в целом.
Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более теплыми поверхностными или технологическими водами. Так, на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод вблизи главного корпуса повысилась с 6 до 19°С. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава воды, что приводит к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделениям токсичных газов (сероводорода, метана). Это сопровождается "цветением" воды и ускоренным развитием микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3°С летом и 5°С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12 – 17 кДж/м 3 .
Основными источниками загрязнения поверхностных и подземных вод являются:
1. сброс в водоемы неочищенных сточных вод;
2. смыв ядохимикатов ливневыми осадками;
3. газодымовые выбросы;
4. утечки нефти и нефтепродуктов.
Наибольший вред водоемам и водостокам причиняет сброс в них неочищенных сточных вод – промышленных, коммунально-бытовых и др. В настоящее время объемы сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшаются, но продолжают расти.
В коммунально-бытовых сточных водах, поступающих из жилых и общественных зданий, преобладают различные органические вещества и микроорганизмы, что может приводить к бактериальному загрязнению вод.
Основные загрязнители водных экосистем в различных
отраслях промышленности
26. Антропогенное воздействие на гидросферу и пути снижения негативного эффекта.
Гидросфера – водная оболочка Земли, представляющая совокупность всех водных объектов планеты: океанов, морей, рек, озер, болот, ледников, снежного покрова, подземных вод. В состав гидросферы также входит вода в атмосфере, почвенная влага и вода живых организмов.
Антропогенное воздействие на гидросферу суши, в том числе на подземные воды, возникает в результате использования питьевой и технической воды. В России основными потребителями по-верхностных вод являются промышленность, которая использует около 35 % всей потребляемой воды из природных поверхностных источников, сельское хозяйство - 26 % и теплоэнергетика - 24 %. На коммунальное хозяйство расходуется около 4% воды, а на рыбное - всего 1 %. В то же время на долю подземных вод прихо-дится около 10 % общего водопотребления.
Развитие промышленности и необходимость орошения земель, растущие потребности в чистой питьевой воде привели к экологическим проблемам. Среди них главными являются:
истощение запасов и понижение уровня воды в поверхностных водоемах;
изменение качества вод, вызванное загрязнением промышленными и сельскохозяйственными стоками, нефтепродуктами, тяжелыми металлами и радиоактивными соединениями;
термическое загрязнение и радионуклидное заражение водоемов;
изменение режима рек и масштабов эрозионно-аккумулятивной деятельности;
сейсмическая активность искусственных водоемов;
истощение биологической продуктивности водоемов;
изменение уровня подземных вод, истощение их запасов и ухудшение качества.
Активная хозяйственная деятельность человека коснулась и Мирового океана. Во-первых, человечество стало использовать воды внутренних и окраинных морей и океанские просторы в качестве транспортных магистралей, во-вторых, в качестве источника пищевых и минеральных ресурсов, а в-третьих, в качестве хранилища твердых и жидких химических и радиоактивных отходов. Кроме того, Мировой океан как глобальный природный комплекс с более замкнутой системой, чем суша, стал своего рода отстойником различных взвесей и растворенных соединений, выносимых с континентов. Произведенные на материках в результате хозяйственной деятельности стоки и вещества вносятся поверхностными водами и ветрами во внутренние моря и океаны. В настоящее время происходит интенсивное освоение экономической зоны Мирового океана. Ее площадь составляет около 35 % площади акватории всего Мирового океана. Именно эта территория испытывает максимальную антропогенную нагрузку со стороны приморских государств.
+:
Ученые различают три вида загрязнения гидросферы: физическое, химическое и биологическое.
Под физическим понимается прежде всего тепловое загрязнение, образующееся в результате сброса подогретых вод, используемых для охлаждения на ТЭС и АЭС. Сброс таких вод приводит к нарушению природного водного режима. Например, реки в местах сброса таких вод не замерзают. В замкнутых водоемах это приводит к уменьшению содержания кислорода, что приводит к гибели рыб и бурному развитию одноклеточных водорослей («цветению» воды). К физическому загрязнению относят также радиоактивные загрязнения.
Химическое загрязнение гидросферы возникает в результате попадания в нее различных химических веществ и соединений. Примером служит сброс в водоемы тяжелых металлов (свинец, ртуть), удобрений (нитраты, фосфаты) и углеводородов (нефть, органические загрязнения). Главным источником выступает промышленность и транспорт.
Биологическое загрязнение создается микроорганизмами, часто болезнетворными. В водную среду они попадают со стоками химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности и животноводческих комплексов. Такие стоки могут явиться источниками различных заболеваний.
Особый вопрос в этой теме загрязнение Мирового океана. Оно происходит тремя путями.
Первый из них - речной сток, вместе с которым в океан попадают миллионы тонн различных металлов, соединений фосфора, органические загрязнения. При этом почти все взвешенные и большинство растворенных веществ осаждаются в устьях рек и прилегающих шельфах.
Второй путь загрязнения связан с атмосферными осадками, с ними в Мировой океан поступает большая часть свинца, половина ртути и пестицидов.
Наконец, третий путь непосредственно связан с хозяйственной деятельностью человека в акваториях Мирового океана. Наиболее распространенный вид загрязнения - нефтяное загрязнение при транспортировке и добыче нефти.
Пути решения:
Большое значение для улучшения качества природных вод имеет правильное управление водными ресурсами . В городах существует жесткая регламентация качества воды для питьевого водоснабжения и осуществляются меры по экономии воды. Для управления водными ресурсами пользуются показателями ПДК того или иного вещества, ПДС (предельно допустимый сброс вещества в водный объект) и БПК (биохимическое потребление кислорода). Чем выше БПК, тем больше в воде легкорастворимых загрязняющих органических веществ.
Важную роль в преобразовании использованных вод в пригодные для хозяйственных нужд играет управление стоками. Водохозяйственные службы стремятся к максимально возможной канализации стоков. Под канализацией принято понимать совместное или раздельное отведение сточных вод. Последние разделяются на три категории: бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и атмосферные вместе с поливомоечными.
Мероприятия по уменьшению загрязнения вод связаны прежде всего с совершенствованием технологических процессов и методов использования вод, их очистки. Для очистки сточных вод используют механический, химический и биологический методы. Одним из путей экономии свежей воды и снижения расходов на очистку сточных вод является применение оборотно-повторной системы водопользования. Разрабатываются специальные технологии, в которых предусматривается создание замкнутых систем оборотного водоснабжения и резкое снижение водопотребления.
Мероприятия по предотвращению количественного истощения вод:
использование водосберегающих технологий
переход на многократное использование воды
исключение питьевой воды из промышленного использования
раздельная подача воды для различных бытовых нужд
уменьшение потерь воды, устранение утечек
установление экономически обоснованной цены на воду
уменьшение испарения с поверхности водохранилищ
| " |
Загрязнение гидросферы
Экологические последствия загрязнения гидросферы
Экологические последствия истощения вод
Защита гидросферы
Деградация земель
Воздействие на породы и их массивы
Воздействие на недра
Защита литосферы
Антропогенные воздействия на гидросферу
Антропогенное воздействие на литосферу
1. Антропогенные воздействия на гидросферу
Загрязнение гидросферы
Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное и многообразное давление. На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастаем воздействие человека на гидросферу, это выражается в проявлении такого страшного зла, каким является химическое и бактериальное загрязнение вод.
Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире - на каждого жителя России приходится свыше1-30 000 м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения. В результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду. Только в 1998 г. в поверхностные водные объекты России предприятиями промышленности, коммунального и сельского хозяйства было сброшено более 60 км 3 сточных вод, 40% из которых относились к категории загрязненных. Лишь десятая часть из них проходила нормативную очистку. Наиболее часто встречаются химическое и бактериальное загрязнения, реже радиоактивное, механическое и тепловое.
Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов иди при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т.д. Однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.
Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер. Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактивные элементы (сттронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Они попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные же воды - в результате просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами или в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.
Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.
Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов - сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, вследствие ускоренного развития микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.
К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся:
1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод;
2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками;
3) газодымовые выбросы;
4) утечки нефти и нефтепродуктов.
Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод - промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.
Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (фенолами, нефтепродуктами, сульфатами, СПАВ, фторидами, цианидами, тяжелыми металлами и др.), в зависимости от специфики отраслей промышленности.
Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д.
Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д.
К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязаненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.
Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, почв, других компонентов природной среды.
Потребности человечества в водных ресурсах постоянно растут, это связанно как с ростом населения, так и с развитием науки и техники. Сейчас, к сожалению, защитные механизмы гидросферы уже не могут остановить сокрушительные по мощности негативные воздействия человечества, поэтому назрела острая необходимость в новых подходах во взаимодействии человека и водной среды, направленных на сохранение равновесия биосферы. В первую очередь такие подходы должны затронуть проблемы загрязнения и истощения поверхностных и подземных вод.
Загрязнение
По отношению к объектам гидросферы загрязнение - это снижение биологической функциональности и экологической значимости из-за поступления вредных веществ в гидросферу. Результатами загрязнения водных объектов становятся изменения качества воды (ухудшение вкуса, цвета, прозрачности), увеличение концентрации токсичных веществ (тяжелых металлов, активных радикалов), уменьшение концентрации кислорода в воде и т.д.
Россия имеет самые большие запасы пресной воды, приходящиеся на одного человека, но из-за загрязнений более половины источников, озер и рек стали непригодными в качестве источников водоснабжения. Кроме того, на территории России находится уникальная биосистема - озеро Байкал. Однако промышленные выбросы и стоки предприятий, расположенных поблизости (целлюлозное производство и выплавка алюминия требуют значительного потребления воды для охлаждения оборудования и технологических процессов), наносят Байкалу значительный вред - в воду попадают нефтепродукты, нитраты, хлориды и другие загрязнители. Только большой объем озера и способность к самоочищению спасают озеро от полной деградации. В целях сохранения уникальности и ценности озера Байкал в декабре 2013 г. была прекращена производственная деятельность Байкальского целлюлозного-бумажного комбината.
В зависимости от природы загрязнения выделяют следующие загрязнители:
- химические - кислоты, щелочи, поверхностно-активные вещества (ПАВ), фенолы, фураны и др. Возможно разделение по типам (органические или неорганические) и воздействию на организмы (токсичные или нетоксичные). Обычно с течением времени подобные загрязнители сорбируются, связываются в нерастворимые безопасные соединения, окисляются и восстанавливаются, но чаще всего полностью ликвидировать все последствия не удается;
- биологические - вирусы, бактерии, ранее не существовавшие в дайной системе виды. Этот вид загрязнения носит временный характер;
- физические - твердые взвешенные частицы и более крупные отходы (в этом случае говорят о засорении ), песок, глина, ил, радионуклиды. Радиоактивное загрязнение крайне опасно из-за больших периодов полураспада радиоактивных частиц и неспособности экосистем к самоочищению от этого типа загрязнений.
Также можно выделить тепловое загрязнение, возникающее из-за сбросов воды, используемой для охлаждения механизмов (АЭС, заводы черной и цветной металлургии). Рост температуры приводит к размножению бактерий и микроорганизмов, изменению газового состава вод, поглощению сероводорода из воздуха.
Механизмы загрязнения поверхностных вод различны. К основным из них относят:
- сброс в водоемы неочищенных сточных вод (коммунальных, промышленных, бытовых и дренажных). Пути уменьшения сбросов - установка фильтров и очистных сооружений, а также замыкание цикла водо- потребления. Коммунальные стоки поступают из жилых и общественных зданий, в них преобладают органические загрязнители и микроорганизмы, которые могут спровоцировать вспышку эпидемии;
- смыв дождями удобрений и ядохимикатов в водоемы. Удобрения, применяемые в сельском хозяйстве, более чем наполовину смываются осадками в реки и озера. В их состав входят пестициды, нитраты, фосфор, калий, остатки селитр, аммоний, азот и др.;
- осаждение газодымовых выбросов. Твердые несгоревшие частицы, зола, пыль, аэрозоли осаждаются на водную поверхность и территории водосбросных бассейнов. Такие загрязнения наиболее опасны в индустриально развитых областях, вблизи ТЭС и т.д.;
- нефтяное загрязнение. Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепромыслов в прибрежных зонах, на буровых платформах, сбросы балластных вод с судов приводят к загрязнениям, имеющим тяжелые последствия для биосферы. Нефтяная пленка закрывает доступ света и кислорода в воду, в результате гибнут водоросли и планктон, что, в свою очередь, приводит к гибели питающихся ими консументов. Кроме того, гибнут морские птицы, так как нефть и нефтепродукты осаживаются на перьях, из-за чего птицы больше не могут плавать и летать.
Процент сброса загрязненных вод от их общего объема в поверхностные водоемы России по отраслям экономики показан ниже.
П ром ышл енность..................................................................................................................................24,1
В том числе:
электроэнергетика...........................................................................................................................4,4
черная металлургия.......................................................................................................................71,5
цветная металлургия.....................................................................................................................56,5
химическая и нефтехимическая................................................................................................82,1
машиностроение и металлообработка....................................................................................42,9
деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная.............................................................87,3
строительных материалов...........................................................................................................65,5
Сельское хозяйство..............................................................................................................................31,0
Транспорт................................................................................................................................................65,1
Жилищно-коммунальное хозяйство..............................................................................................91,1
Прочие отрасли экономики...............................................................................................................66,9
Кроме поверхностных происходит загрязнение и подземных (грунтовых) вод, наиболее явно проявляющееся в промышленных районах. Источники загрязнения разнообразны - просачивание сточных вод из временных хранилищ и отстойников, через неисправные скважины и трубопроводы. Важно, что загрязнение распространяется на большой площади. Это создает опасность для питьевого водоснабжения расположенных рядом населенных пунктов. Необходимо отметить тот факт, что загрязнение грунтовых вод сразу же сказывается на состоянии атмосферы, почвы и гидросферы.
Антропогенные воздействия на гидросферу .
Из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения. В результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду.
Наиболее часто встречаются химическое и бактериальное загрязнения, реже радиоактивное, механическое и тепловое.
Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи).
Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.
Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактивные элементы (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Они попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные же воды - в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.
Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод (показатели, которые нормируются по интенсивности восприятия человека).
Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.
Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах.
К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся : 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод; 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками; 3) газодымовые выбросы; 4) утечки нефти и нефтепродуктов.
Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод - промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.
Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы фенолами, нефтепродуктами, сульфатами, фторидами, цианидами, тяжелыми металлами.
Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая животноводческие комплексы. В них высока концентрация органических веществ, биогенов и других загрязнителей.
Опасны газодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т.д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на воду.
Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняет морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д.
Источники загрязнения подземных вод . Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников, неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д.
Загрязнения подземных вод распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника загрязнения.
Некоторый последствия загрязнения гидросферы
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов, и в частности для человека.
Под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается снижение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других негативных процессов.
Процесс эвтрофирования (цветения) водоемов – это повышение уровня первичной продукции вод, благодаря увеличению в них концентраций биогенных элементов, главным образом азота и фосфора. Различают естественное и антропогенное эвтрофирование . Естественное эвтрофирование длится тысячелетиями, антропогенное наступает гораздо быстрее, особенно в водоемах с замедленным стоком – озерах, водохранилищах, прудах, в прибрежной зоне морей. Поступление биогенных элементов происходит в результате смывания с полей удобрений, а также с промышленными и коммунальными стоками. Биогенные элементы поступают и с атмосферными осадками, из почв (в результате их эрозии, распашки, сведения лесов). Основным эвтрофирующим элементом для морских водоемов служит азот, для пресноводных – фосфор (иногда азот). Эвтрофирование водоемов способствует ухудшению качества воды. При эвтрофировании возникает «цветение» воды – массовое развитие микроводорослей, чаще всего сине-зеленых водорослей. В результате «цветения» уменьшаются прозрачность воды и содержание кислорода в ней. Высокая степень эвтрофирования приводит к заморам рыб и других гидробионтов. Эвтрофирование обратимо. Наиболее радикальные меры борьбы с эвторофированием водоемов: преграждение доступа биогенных элементов в водоем и очистка стоков, агротехнические и лесохозяйственные мероприятия, уменьшающие вынос биогенных элементов с площади водосбора. Для увеличения содержания растворенного кислорода водоемы аэрируют (осуществляют поступление воздуха) искусственным путем.
В последнее время резко возросли скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м 3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами, по трофической цепи приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных - морских птиц. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты (исторически сложившейся совокупности живых организмов, объединенных общей областью распространения) и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий и др.
На здоровье человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода - планктон - рыбы - человек или вода - почва - растения - животные - человек и др. В современных условиях увеличивается опасность таких эпидемических заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия и др., вызванных бактериальным загрязнением воды.
Истощение вод
Истощение вод - недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приводит к неблагоприятным экологическим последствиям, нарушает сложившиеся экологические связи в системе человек - биосфера.
Интенсивная эксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт, карьеров приводит к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, значительному ухудшению речного стока, прекращению деятельности родников, ручьев и небольших рек. Кроме того, в связи со значительным снижением уровней подземных вод наблюдаются и другие негативные изменения экологической обстановки: осушаются заболоченные территории, иссушаются леса, гибнет растительность и др.
Серьезнейшая экологическая проблема - восстановление водности и чистоты малых рек (т.е. рек длиной не более 100 км) самого уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воздействию. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязнение.
К другим видам воздействия человека на гидросферу относится создание крупных водохранилищ , которые коренным образом преобразуют природную среду на прилегающих территориях.
Создание водохранилищ путем перегораживания русла водотоков плотинами опасно серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.
Антропогенное воздействие налитосферу
Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию.
Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является базовой подсистемой биосферы: вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору. Рассмотрим техногенные изменения следующих основных составляющих литосферы: 1) почв; 2) горных пород и их массивов; 3) недр.
Деградация почвы - это постепенное ухудшение ее свойств, которое сопровождается уменьшением содержания гумуса и снижением плодородия (свойства почвы обеспечивать потребности растений в питательных веществах и воде). Почву называют «мостом между живой и неживой природой». Она - биологический адсорбент и нейтрализатор загрязнений.
К деградации почв (земель) приводит эрозия, загрязнение, вторичное засоление, заболачивание, опустынивание.
Эрозия почв (от лат. erosio - разъедание) - разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия).
По аналогии выделяют также промышленную эрозию (разрушение почв при строительстве и при разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной выпасе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др. Однако бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержен 31% суши).
Основные загрязнители почвы: 1) пестициды (ядохимикаты); 2) минеральные удобрения; 3) отходы и отбросы производства; 4) газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; 5) нефть и нефтепродукты.
В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления , и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.
Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах. Заболачивание ухудшает свойства почв и снижает производительность лесов.
Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опустынивание - это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности.
Если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание - это его смерть.
Воздействия на горные породы и их массивы
К числу основных антропогенных воздействий на горные породы относят: статические и динамические нагрузки, тепловые, электрические и другие воздействия.
Статические нагрузки - наиболее распространенный вид антропогенного воздействия на горные породы. Под действием статических нагрузок от зданий и сооружений образуется зона активного изменения горных пород примерно на глубине 70-100 м.
Динамические нагрузки - вибрации, удары, толчки и другие динамические нагрузки, типичные при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов и т.д.
Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, действие которых сходно с сейсмическими. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых и т.д. Очень часто взрывы сопровождаются нарушением природного равновесия - возникают оползни, обвалы и т.п.
Тепловое воздействие - повышение температуры горных пород, наблюдающееся при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др. В ряде случаев температура пород повышается до 40-50°С, а иногда и до 100 °С и более (в основании доменных печей). В зоне подземной газификации углей при температуре 1000-1600°С породы спекаются, «каменеют», теряют свои первоначальные свойства.
Электрическое воздействие . Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП и др.), порождает блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. При этом изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические свойства пород.
Динамическое, тепловое и электрическое воздействие на горные породы создает физическое «загрязнение» окружающей природной среды.
Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию. При этом развиваются такие опасные геологические процессы, как оползни (скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки), карст (геологическое явление, связанное с растворением водой таких горных пород, как известняков, гипса, каменной соли, с образованием при этом подземных пустот, пещер и сопровождаемое провалами земной поверхности), подтопление (повышение уровня грунтовых вод до критических величин), просадки и др. Особенно легко всевозможным нарушениям подвержены массивы вечномерзлых пород, так как они весьма чувствительны к любому антропогенному воздействию. Все эти процессы, если они вызваны деятельностью человека и нарушают природное равновесие, называют ущербообразующими , т. е. наносящими экологический и экономический ущерб окружающей природной среде.
Воздействия на недра
Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых.
Основное природное богатство недр - минерально-сырьевые ресурсы , т.е. совокупность полезных ископаемых, заключенных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки - главная цель пользования недрами. Недра - источник не только минеральных ресурсов, но и энергетических запасов (геотермальная энергия). Недра являются не только источником полезных ископаемых или резервуара для захоронения отходов, но и частью среды обитания человека в связи со строительством метрополитенов, подземных городов, объектов гражданской обороны и т.д.
Экологическое состояние недр определяется характером воздействия на них горнодобывающей, строительной и иной деятельности. В современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра огромны.
Недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов сырья, а также от загрязнения их вредными отходами, сточными водами и т.д. Разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом (рис.).
Рисунок. Экологические последствия разработки недр
Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью по силе негативного воздействия на природные экосистемы, исключая разве что природные и техногенные катастрофы, подобно аварии на Чернобыльской АЭС.
