Лекция 1. Воздействие антропогенных факторов на биосферу

1.Взаимодействие факторов в системе «общество-окружающая среда».

Биосфера – живая оболочка Земли. Она органически входит в состав лито-сферы, гидросферы и атмосферы. В узком значении «природа» используется как своеобразный эквивалент понятия «биосфера». Однако следует отметить что природная включает в себя не всю природу в естественнонаучном значе-нии этого слова. Сюда входит часть литосферы (до глубины 3-5 км), в кото-рой содержатся основные запасы минерального сырья, реализуемого в производственной деятельности общества. Особую ценность представляет верхний горизонт литосферы – почва как источник продовольственных ресурсов планеты. В окружающую среду включают нижний слой атмосфе-ры, который используется в практической деятельности человеческого об-щества промышленностью, авиацией и др. От степени загрязненности ниж-него слоя атмосферы зависят функционирование биосферы и здоровье чело-века.

В окружающую среду входит также поверхностный слой Мирового океа-на, а также наиболее мобильную часть гидросферы -пресные воды суши, ши-роко используемые в деятельности человеческого общества. Научно-техни-ческая революция (НТР), вызвавшая интенсификацию производственных процессов, привела к резкому увеличению масштабов использования разно-образных природных ресурсов.Одновременно возникла опасность наруше-ния нормативного функционирования биосферы.

Анализ показывает, что в современную эпоху на интенсивность использо-вания природных ресурсов и тесно связанное с нею состояние окружающей среды объективно влияют две группы факторов:

- НТР и ее проявление в производственной деятельности человеческого общества;

- демографические факторы (рост численности населения, урбанизация).

Эти факторы определяют уровень развития производительных сил, от ко-торого, в свою очередь, зависят степень воздействия человеческого общества на природные ресурсы, интенсивность их количественного и качественного истощения и загрязнение сферы обитания человека промышленными, сельс-

кохозяйственными и коммунально-бытовыми отходами.

Принципиальная схема взаимодействия основных факторов в системе «общество – окружающая среда» состоит из двух подсистем (рисунок 1).

В первой социально-экономической подсистеме анализируется влияние НТР на развитие и территориальное размещение производительных сил с учетом демографических факторов, включая урбанизацию.

Во второй природно-ресурсной подсистеме исследуется влияние развития производительных сил на количественное и тесно связанное с ним качест-венное истощение природных ресурсов тех или иных видов.

Количественное истощение природных ресурсов связано с уменьшением их балансовых запасов в связи с высокими темпами их расходования. Качест-венное истощение связано с поступлением в окружающую среду веществ –загрязнителей биосферы.

Важнейший компонент природной среды – человеческое общество. Природа - среда жизни и деятельности человека, источник ресурсов его существования, предмет труда, объект преобразования. Человек, развивая производство, переделывает природу, приспосабливает ее к своим потреб-ностям, и чем выше уровень развития производства, чем совершеннее техника и технология, тем больше степень изменения получаемого природ-ного материала и использования сил природы.

Анализ воздействия человека на окружающую среду можно выразить в виде некоторых безразмерных пространственно-временных характеристик, выделив три показателя.

1 Показатель демографичекого воздействия К_д, т.е. воздействии собственно человека, численно равный отношению местной плотности населения(в данной области или регионе) V_М к фоновой плотности (для страны в целом) V _Д = V_М / V₀.

2 Показатель физико-механического воздействия человека на окружающую среду К_ф.м., отражающий рост воздействия современных машин и меха-низмов, с соответствующими пространственно-временными характеристика-ми. Численно он равен: К_ф.м.= V _М / V₀, а по своей сущности является комп-лексным критерием интенсификации общественного труда. Для его оценки могут быть предложены различные обобщенные характеристики: возраста-ние грузооборота (в тоннах на погонный километр дороги) или площади

сельскохозяйственных ежегодно распахиваемых угодий (в гектарах) по срав-нению с каким-либо временным уровнем. Например, доля пашни в общей площади сельскохозяйственных угодий по стране составляет 37% (V₀=0, 37). В то же время территориальная изменчивость местной площади распашки земель, выражающая меру физико-механического воздействия на природную среду, колеблется в весьма широких пределах.Для областей Северо-Запада России V_М= 0.07-0, 15, а для степной зоны этот показатель изменяется в ин-тервале 0, 6-0, 8.

Наиболее высок показатель физико-механического воздействия в городс-кой среде обитания, особенно в крупных городах, вследствие высокой интенсивности автомобильного транспорта. В городах к механическому воздействию на природную среду и человека добавляются еще некоторые физические характеристики: повышенный уровень вибрации и шума, различного вида излучения, оказывающие неблагоприятное воздействие на человека.

3. Показатель технологического воздействия – наиболее опасный для биосферы в целом. Для измерения этого показателя можно воспользоваться выражением К_Т = О_М / О_О, где О_М и О_О соответственно местная и норма-тивная интегральные характеристики загрязнения. За нормативные показате-ли технологического воздействия могут быть приняты ПДК, ПДС и ПДВ, предложенные для многочисленных видов загрязнителей атмосферы, гидро-сферы и биосферы. Интегральной характеристикой технологического воз-действия на природную среду может служить частота превышения ПДК, ПДВ и ПДС в отдельных районах, которая также является пространственно-временной характеристикой. Технологическое воздействие на окружающую среду ярко выражено в городах – очагах промышленного производства.

Суммарное воздействие человеческого общества на окружающую среду может быть представлено суммой показателей демографического, физико-механического и технологического воздействий. Однако определение сум-марного воздействия вызывает немало трудностей. Например, один из наибо-лее значимых источников загрязнения атмосферы – автомобильный транс-порт- может рассматриваться в качестве носителя как физико-механического, так и технологического воздействия. Степень влияния различных видов воз-действия на окружающую среду также неодинакова. Человек без орудий тру-да и средств производства оказывает гораздо меньшее воздействие на состоя-ние окружающей природной среды, нежели в ходе производственной деятельности.

Как показывают накопленные данные, наиболее опасным из всех видов воз-действия на биосферу и здоровье человека оказывается технологическое воздействие, которое распространяется на многие сотни и тысячи километ-ров от источников загрязнения: К_{Т >} К_ф.м > К_Д.

Для определения суммарного воздействия человеческого общества на ок-ружающую среду имеются и другие предложения. Так, некоторые ученые рекомендуют использовать максимальную допустимую нагрузку (МДН) –ус-ловную меру современных воздействий, не оказывающих вредного влияния на организм человека, а для экосистем – предельно-допустимую экологичес-кую нагрузку (ПДЭН), при которой не наблюдаются нарушения нормального функционирования данной экосистемы. В качестве пороговых значений МДН и ПДЭН предполагается использовать некоторые безразмерные едини-цы, по физическому смыслу близкие к ПДК. Вместе с тем имеются труднос-ти, связанные с неоднозначностью пороговых значений ПДЭН для различ-ных экосистем и ответных реакций биоты на антропогенное воздействие. Поэтому оценить степень суммарного воздействия на природную среду и на-метить систему природоохранных мероприятий можно лишь в схематичес-ком виде, если иметь в виду, что главные очаги воздействия приурочены преимущественно к городским поселениям или местам концентрации горно-добывающей промышленности, а в сельской среде обитания – к работам ин-тенсивного земледелия. Таким образом, современный период развития мировой экономики связан с интенсификацией производства, увеличением объемов используемых природных ресурсов и поступлением вредных веществ в биосферу.

В процессе своей деятельности человек по-разному влияет на составные части биосферы. Причины и факторы такого влияния называют антропоген-ными и приводят к истощению природных ресурсов, загрязнению природной среды и образованию искусственных ландшафтов.

Рассмотрим некоторые из них, имеющие земной глобальный характер.

Средняя температура на поверхности Земли увеличилась за 100 лет на0, 5-0, 6⁰С, зимняя – еще больше из-за большого поступления в атмосферу уг-лекислого газа (0, 4% /год), метана (1% /год), оксида азота (0, 2%/год), затруд-няющих отдачу тепла с поверхности. Источниками таких газов служат сжи-гание природного топлива и антропогенное нарушение работы микробных сообществ. При неизменной современной антропогенной нагрузке темпера-тура все равно будет подниматься на 0, 5⁰С за 10 лет.

В России организован экспорт на 80% из сырья и топлива. Развиваются наиболее загрязняющие отрасли – горнодобывающая, металлургия, энерге-тика, химическая промышленность.

Так, в горно-металлургических производствах имеет место прямое и кос-венное воздействие на биосферу. Прямое состоит в использовании значи-тельной площади земель под возведение карьеров и подземных рудников, строительство обогатительных фабрик и металлургических заводов, а также под отвалы пустых пород, хвостохранилища, шлакоотвалы и т.д. При этом отторгаются и гибнут значительные сельскохозяйственные угодья.

Косвенное влияние распространяется на значительно большие расстояния и проявляется в осаждении газов, пыли и химических веществ, деформации поверхности, повреждении растительного покрова, снижении продуктивнос-ти сельскохозяйственных угодий, изменении химического состава и динами-ки движения поверхностных и грунтовых вод. Все это оказывает влияния не только на природную систему, но и на социально-гигиеническую обстанов-ку, связанную с жизнью человеческого общества.

Влияние горно-металлургического производства по сравнению с другими отраслями характеризуется комплексностью и более сильным воздействием сразу на все элементы биосферы: воздушный бассейн, водный бассейн, зем-ную поверхность, фауну и недра (таблица 1).

Таблица 1 – Классификация типов воздействия горно-металлургичес- производства на биосферу

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1.

Современные темпы экономического развития обострили проблему огра-ниченности природных ресурсов, в связи с чем возникла необходимость учета экологических требований к экономике. Следует подчеркнуть, что само экономическое развитие внутренне противоречиво: с одной стороны, оно по-рождает ряд острых экологических проблем, а с другой – в самом экономи-ческом развитии заложена основа для устранения этих противоречий. Раск-рыть природу этих противоречий – значит понять связь двух систем: общест-венного производства и окружающей среды. При этом необходимо помнить, что в системе «экономика – среда» не может быть отдано предпочтение ни экономике перед окружающей средой, ни окружающей среде перед эконо-микой. Необходимо обеспечить такое взаимодействие, при котором высокие темпы экономического роста и повышения благосостояния сочетались бы не только с сохранением, но и непрерывным улучшением и развитием как от-дельных компонентов, так и всей окружающей среды.

2. Формы загрязнения окружающей среды.

Загрязнение –это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов, или превышение в рассматриваемое время ес-тественного среднемноголетнего уровня концентрации перечисленных аген-тов в среде, нередко приводящее к негативным последствиям. Кроме того, за-грязнение приводит к увеличению концентрации физических, химических и биологических агентов сверх недавно наблюдавшегося количества (например помутнение речных вод после дождя).

Загрязнение может возникать в результате естественных причин (загряз-нение природное) и под влиянием деятельности человека – загрязнение ант-ропогенное, которое обычно имеется в виду при обсуждении проблем за-грязнения. Уровень загрязнений контролируется величинами ПДК и другими нормативами. Схема форм загрязнения приведена на рисунке 2.

Загрязнение бывает антропогенное, первичное, вторичное, глобальное (фоново-биосферное). Загрязнение может быть естественное, катастрофическое, локальное, механическое, микробиологическое и т.д. Следовало бы назвать такой вид загрязнения, как загрязнение гидросферы (поступление в гидросферу загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды значительных по размерам водных объектов: рек, водохранилищ и других искусственных водоемов, озер, океанов и морей, грунтовых и подземных вод).

Загрязнение населенных мест – это поступление в атмосферный воздух, воду и почву биологических, физических и химических агентов, неблагопри-ятно изменяющих характеристики окружающей человека среды. Наиболь-шую роль в загрязнении населенных мест играют теплоэнергетика, химичес-кая и металлургическая отрасли промышленности, транспорт.

Остановимся на характеристике качества объектов окружающей среды, подвергающихся антропогенному воздействию.