Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное нерациональное развитие сельскохозяйственного сектора, без которого человечество не может обойтись, приносит огромный вред окружающему миру. В настоящее время промышленное животноводство признается одним из главных факторов, разрушающих нашу планету. Оно производит 14,5% парниковых газов, занимает 26% территории (пастбища) и потребляет от 10% до 30% пресной воды (по разным данным).

Сельское хозяйство необходимо рассматривать как огромный, постоянно действующий механизм охраны, культивирования живых природных богатств, и подходить к нему следует еще под одним углом зрения - охраны окружающей среды. Поэтому в условиях аграрного производства использование природных ресурсов и, прежде всего, земли должно сочетаться с мерами по охране окружающей среды. Плоды труда человека на земле - это самая необходимая предпосылка жизни каждого общества, на какой бы ступени развития оно не находилось. В сельском хозяйстве земля выступает не только местом деятельности и территориальной операционной базой, но и, прежде всего, служит в качестве орудия и главного средства производства.

Цели данной работы - охарактеризовать развитие атмосферы от момента возникновения до настоящего времени, рассмотреть современный состав и строение атмосферы, виды антропогенного воздействия, в том числе более подробно остановиться на влиянии животноводческого сектора на атмосферу: основные загрязнители, объемы выбросов, тенденции и меры по смягчению вредоносного влияния.

Курсовая работа состоит из 4 глав, введения, заключения, в котором обобщены все выводы по главам; использованы 17 источников информации.

Метод исследования - метод литературного обзора.



1. Атмосфера

1.1 Происхождение и эволюция атмосферы Земли

Согласно эволюционной теории 4,5 миллиарда лет назад образовалась наша планета. Вместе с ней начала образовываться первичная атмосфера, которая носила восстановительный характер. В ее состав входили пары воды, метан, аммиак, углекислый газ, водород, а так же инертные газы - гелий, аргон, криптон, ксенон и выделявшиеся при вулканических извержениях газообразные сероводород, фтористый водород, хлористый водород и др. С этого момента началась медленная эволюция атмосферы, которая продолжается и по сей день.

Первый этап начался после завершения образования планеты, когда началось разделение первичного земного вещества на тяжелые (преимущественно железо) и относительно легкие (в основном кремний) элементы. Первые участвовали в образовании земного ядра, вторые - в образовании мантии. Эта реакция сопровождалась выделением тепла, в результате чего стала происходить дегазация мантии - из нее стали выделяться различные газы. Сила тяготения Земли оказалась способной удержать их возле планеты, где они стали скапливаться и образовали атмосферу Земли.

Некоторые геологические процессы, (например, излияния лавы при извержениях вулканов) сопровождались выбросом газов из недр Земли. В их состав входили азот, аммиак, метан, водяной пар, оксид и диоксид углерода. Под воздействием солнечной ультрафиолетовой радиации водяной пар разлагался на водород и кислород, но освободившийся кислород вступал в реакцию с оксидом углерода, образуя углекислый газ. Аммиак разлагался на азот и водород. Водород в процессе диффузии поднимался вверх и покидал атмосферу, а более тяжелый азот не мог улетучиться и постепенно накапливался, становился основным компонентом, хотя некоторая его часть связывалась в молекулы в результате химических реакций. Под воздействием ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов смесь газов, присутствовавших в первоначальной атмосфере Земли, вступала в химические реакции, в результате которых происходило образование органических веществ, в частности аминокислот. С появлением примитивных растений начался процесс фотосинтеза, сопровождавшийся выделением кислорода. Согласно исследованиям В. И. Бгатова, тогда же появился в качестве микропримеси и эндогенный кислород, возникший при дегазации базальтовых лав. Кислород возникал и в результате диссоциации молекул воды в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей. Однако весь кислород уходил на окисление минералов земной коры, и его не хватало на накопление в атмосфере. Более 3 млрд. лет назад появились фотосинтезирующие сине-зеленые водоросли (цианобактерии), которые для синтеза органического вещества используют световую энергию Солнца. В реакции фотосинтеза участвует углекислый газ, а выделяется свободный кислород. Вначале он расходовался на окисление железосодержащих элементов литосферы, но около 2 млрд. лет назад этот процесс завершился, и свободный кислород начал накапливаться в атмосфере.

В дальнейшем первичная атмосфера стала трансформироваться во вторичную. Это произошло в результате процессов выветривания, происходивших на поверхности земли, вулканической и солнечной активности, а также вследствие жизнедеятельности цианобактерий и сине-зеленых водорослей. Результатом трансформации стало разложение метана на водород и углекислоту, аммиака - на азот и водород. В атмосфере Земли стали накапливаться углекислый газ и азот.

Около 2,4 миллиона лет назад, в самом начале протерозоя происходит кислородная катастрофа - глобальное изменение состава атмосферы Земли, результатом которой стало появление в её составе свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный.

Единственным значимым источником молекулярного кислорода является биосфера, точнее, фотосинтезирующие организмы. Фотосинтез, видимо, появился на заре существования биосферы (3,7--3,8 млрд. лет назад), однако архебактерии и большинство групп бактерий не вырабатывали при фотосинтезе кислород. Кислородный фотосинтез возник у цианобактерий 2,7--2,8 млрд лет назад [1]. Выделяющийся кислород практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворённых соединений и газов атмосферы. Высокая концентрация создавалась лишь локально, в пределах бактериальных матов (т. н. «кислородные карманы»). После того, как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.

Одним из вероятных факторов, повлиявших на смену микробных сообществ стало изменение химического состава океана, вызванное угасанием вулканической активности.

Так как большая часть организмов того времени была анаэробной, неспособной существовать при значимых концентрациях кислорода, произошла глобальная смена сообществ: анаэробные сообщества сменились аэробными, ограниченными ранее лишь «кислородными карманами»; анаэробные же сообщества, наоборот, оказались оттеснены в «анаэробные карманы» (образно говоря, «биосфера вывернулась наизнанку»). В дальнейшем наличие молекулярного кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, существенно расширившего границы биосферы, и привело к распространению более энергетически выгодного (по сравнению с анаэробным) кислородного дыхания.

Таблица 1

Газы	Состав земной атмосферы
	Первичная атмосфера, %	Современная атмосфера, %
Азот N2	1,5	78
Кислород О2	0	21
Озон О3	-	10-5
Углекислый газ СО2	98	0,03
Оксид углерода СО	-	10-4
Водяной пар	0,4	0,1
Аргон Аr	0,19	0,93

Состав атмосферы не всегда был таким, каким он является сейчас. Атмосфера начала образовываться вместе с Землей и прошла долгий путь эволюции от первичной восстановительной к современной - окислительной. Благодаря появлению фотосинтеза у цианобактерий и угасанию вулканической активности в атмосфере начал накапливаться кислород. »). В дальнейшем наличие молекулярного кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, существенно расширившего границы биосферы.

1.2 Современный состав и строение атмосферы

атмосфера выброс животноводство парниковый

Атмосфемра (от. др.-греч. ?фмьт -- пар и уцб?сб -- шар) -- газовая оболочка, окружающая планету Земля, одна из геосфер. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства. Она движется вместе с Землей как единое целое. Газы сжимаемы, и поэтому наибольшая плотность у поверхности планеты и убывает кверху. Половина всей массы атмосферы находится в 5 километрах от поверхности Земли.

Через атмосферу осуществляется обмен веществ Земли с космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал и теряет самые легкие газы - водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, которая определяет тепловой режим поверхности планеты.

Современная атмосфера Земли состоит из смеси газов и различных примесей (кристаллы льда, пыль, капли воды, морские соли, продукты горения).

Таблица 2

Химический состав сухого атмосферного воздуха у земной поверхности

Газ	Объемная концентрация,%	Молекулярная масса, ед.
Азот	78,084	28,0134
Кислород	20,9476	31,9988
Аргон	0,934	39,948
Углекислый газ	0,0314	44,00995
Неон	0,001818	20,179
Гелий	0,000524	4,0026
Метан	0,0002	16,04303
Криптон	0,000114	83,80
Водород	0,0005	2,01594
Закись азота	0,0000087	44,0128
Ксенон	От 0 до 0,00001	131,30
Двуокись серы	От 0 до 0,000007 летом, От 0 до 0,000002 зимой	64,0628/47,9982
Озон	От 0 до 0,000002	46,0055/17,03061
Двуокись озота	следы	28,01055
Аммиак	следы	-
Окись углерода	следы	-

Атмосфера имеет четко выраженное строение. Нижний наиболее плотный слой - тропосфера. В зависимости от широты Земли его высота может составлять от 10 до 15 километров. Здесь содержится 80% массы атмосферы и до 80% водяного пара, развиваются физические процессы, формирующие погоду и влияющие на климат различных районов нашей планеты. Над тропосферой, до высоты 40 километров находится стратосфера. В ней располагается озоновый слой, поглощающий большую часть ультрафиолетового солнечного излучения и охраняющий жизнь на Земле. Он находится на высоте от 20 до 25 км. Далее простирается мезосфера. Плотность воздуха здесь в 200 раз меньше, чем у поверхности Земли. Цвет неба в мезосфере кажется черным, в течение дня видны звезды. Температура воздуха снижается до -75 (-90)°С. На высоте 80 км начинается термосфера. Температура воздуха в этом слое резко повышается до высоты 250 м, а потом становится постоянной: на высоте 150 км она достигает 220-240 °С; на высоте 500-600 км превышает 1500 °С.

В мезосфере и термосфере под действием космических лучей молекулы газов распадаются на заряженные (ионизированные) частицы атомов, поэтому эта часть атмосферы получила название ионосфера -- слой очень разреженного воздуха, расположенный на высоте от 50 до 1000 км, состоящий в основном из ионизированных атомов кислорода, молекул окиси азота и свободных электронов. Для этого слоя характерна высокая наэлектризованность, и от него, как от зеркала, отражаются длинные и средние радиоволны.

В ионосфере возникают полярные сияния -- свечение разреженных газов под влиянием электрически заряженных летящих от Солнца частиц -- и наблюдаются резкие колебания магнитного поля.

Внешний слой атмосферы, расположенный выше 1000 км называется экзосферой. Этот слой еще называют сферой рассеивания, так как частицы газов движутся здесь с большой скоростью и могут рассеиваться в космическое пространство.[4]

Атмосфера имеет ряд характерных особенностей: более высокая интенсивность света в сравнении с другими средами, значительные колебания температуры, изменение влажности в зависимости от географического положения, сезона и времени суток.

Современная атмосфера Земли состоит из смеси газов и различных примесей (кристаллы льда, пыль, капли воды, морские соли, продукты горения). Основные - азот, кислород, аргон, углекислый газ. Атмосфера имеет четко выраженное строение - тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера. Верхняя граница биосферы определяется озоновым слоем (15 - 20 км). Атмосфера имеет способность к самоочищению. Оно происходит посредством вымывания загрязняющих веществ из атмосферы осадками, турбулентным перемешиванием приземного слоя воздуха, отложением загрязнителей на поверхность Земли. Однако в современных условиях возможности атмосферы к самоочищению значительно пострадали.



2. Антропогенное воздействие на атмосферу

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Загрязнение может носить антропогенный либо естественный характер. Антропогенное загрязнение воздуха вызывается хозяйственной деятельностью человека.

В зависимости от масштабов распространения выделяют следующие типы:

- местное (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона)

- региональное (области, страны)

- глобальное (планетарный уровень)

Вследствие циркуляции воздуха происходит рассеивание вредных веществ в атмосфере турбулентным потоками, действиями осадков и оседание их из-за наличия гравитационных сил.

Общие загрязнения в атмосфере распределяются крайне неравномерно: над промышленными регионами - 86%, над городами - 12,9%, над сельской местностью - 1%, над океаном - 0,01%.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются [3]:

1. Тепловые электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого и жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Средней мощности электростанция, работающая на мазуте, выбрасывает ежесуточно в окружающую среду 500т. серы в виде сернистого ангидрита. На долю теплоэнергетики приходится более 40% общих выбросов пыли, 70% оксидов серы и более 50% оксидов азота.

Среди вредных веществ, содержащихся в воздухе городов, имеется большая группа, обладающая канцерогенной активностью. Это в первую очередь бенз(а)пирен и другие ароматические углеводороды, поступающие от котельных промышленных предприятий и с выхлопными газами автотранспорта.

2. Металлургия. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ. Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащие токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово-цинковых, медных сульфидных руд, при производстве алюминия и др.

3. Химическое производство. Выбросы этой отрасли, хотя и невелики по объему (около 2%), ввиду большой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют угрозу для здоровья. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиака, нитрозные газы ( смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, пыль и т.п.

4. Автотранспорт. Он является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Автотранспорт сжигает огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, преимущественно в крупных городах.

Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений - бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота, углерода ,серы, сажи, соединений свинца и др. На оживленной автомагистрали города количество угарного газа и окиси азота в воздухе превышает ПДК в десятки раз.

5. Сжигание промышленного и городского мусора. При сжигании отбросов образуются диоксиносодержащие вещества - синтетические вещества - самые токсичные из полученных человеком веществ. Они обладают мутагенным, канцерогенным действием, подавляют имунную систему.

6. Серьезные загрязнения воздуха вызывают асфальтобетонные заводы, особенно нестационарные. Здесь образуется много пыли, дымит сжигаемое топливо и горячий битум.

Опасные загрязнители образуются при производстве цемента и стекла. Систематическое вдыхание цементной кварцевой пыли приводит к силикозу легких.

Пыль, выделяющаяся при добыче асбеста, изготовлении и обработке асбоцементных изделий, способствует развитию раковых заболеваний.

Интенсивное загрязнение воздуха отмечается при добыче и переработке минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах.

7. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса и т.д.

Сельское хозяйство пагубно влияет на состояние почв, водных ресурсов и является крупным источником выбросов и сбросов загрязняющих веществ.

2.1 Классификация выбросов в атмосферу

В соответствии с ГОСТ 17.2.1.01-76 «Классификация выбросов по составу» выбросы классифицируются следующим образом:

по агрегатному состоянию вредных веществ:

· газо- и парообразные (сернистый ангидрид, оксид углерода, оксиды азота, углеводород);

· твердые (органическая и неорганическая пыль, дым, свинец, сажа, смолистые соединения);

· жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей

по размеру частиц:

· мелкодисперсные - частицы меньше 1 мк.

· среднедисперсные - 1-10 микрон.

· крупнодисперсные - 10-50 микрон.

· крупные - больше 50 микрон.

До 1 микрона частицы находятся в воздухе в непрерывном беспорядочном движении. 1-10 - падают с постоянной скоростью, больше 10 - падают с возрастающей скоростью. Аэрозоли - это взвешенные в воздухе частицы, в основном это полидисперсные системы (частицы разной величины).

Пыль - это аэродисперсная система с малой скоростью осаждения частиц под действием силы притяжения (0,1 - 5 мк). Образуется при сжигании топлива и в результате химических реакций.

Туман образуется при конденсации паров или распылении жидкости (3-5 мк). Газы и пары - их дисперсность достигает молекулярного уровня (оксиды, кетоны).

по организации отвода и контроля:

* организованные - поступают в атмосферу через специальные сооружения, трубы, шахты;

* неорганизованные - поступают в атмосферный воздух в виде направленных потоков в результате нарушения оборудования, в местах погрузки, хранения продуктов.

По характеру воздействия на человека:

· общетоксические (диоксид углерода, свинец, мышьяк, ртуть, бензол, цианиды);

· раздражающие (аммиак, сернистый ангидрид, окислы азота, ацетон);

· сенсибилизирующие или аллергены, или усиливающие действия других (формальдегид, лаки, растворители);

· канцерогенные, вызывающие образование опухолей (бензопирен, сажа, оксиды хрома, асбест).

· мутогенные (свинец, марганец, радиационные вещества).

· влияющие на репродуктивную функцию (ртуть, свинец, марганец).

по пути проникновения в организм человека:

· проникающие через дыхательные пути (ингаляция - 80%).

· проникающие через желудочно-кишечный тракт (пищеварительную систему - 5%).

· кожа и слизистая оболочка (резорбция - 15%).

В соответствии с ГОСТ 12.1.007-88 «Система стандартов безопасности труда», вредные вещества классифицируются по степени воздействия на человека и делятся на 4 класса опасности:

1 класс - вещества чрезвычайно опасные: ПДК таких веществ в атмосферном воздухе должно быть < 0,1 (хлор, ртуть).

2 класс - вещества высокоопасные: ПДК таких веществ в атмосферном воздухе должно быть 0,1…1 (цианистые соединения, йод, медь).

3 класс - вещества умеренно опасные: ПДК таких веществ в атмосферном воздухе должно быть 1…10 (борная кислота).

4 класс - вещества малоопасные: ПДК таких веществ > 10 (аммиак, аммоний).

Таблица 3

Нормы для классов опасности

Наименование	Норма для класса опасности
показателя	1-го	2-го	3-го	4-го
Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/куб.м	Менее 0,1	0,1-1,0	1,1-10,0	Более 10,0
Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг	Менее 15	15-150	151-5000	Более 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг	Менее 100	100-500	501-2500	Более 2500
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/куб.м	Менее 500	500-5000	5001-50000	Более 50000
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО)	Более 300	300-30	29-3	Менее 3
Зона острого действия	Менее 6,0	6,0-18,0	18,1-54,0	Более 54,0
Зона хронического действия	Более 10,0	10,0-5,0	4,9-2,5	Менее 2,5

Человечество по мере своей жизни постоянно трансформирует все компоненты окружающей среды. Далеко не всегда эта трансформация носит положительный характер. Далее в этой работе будет рассмотрено воздействие сельского хозяйства на атмосферу.



3. Сельское хозяйство

Семльское хозямйство -- отрасль экономики, направленная на обеспечение населения продовольствием (пищей, едой) и получение сырья для ряда отраслей промышленности. Сельское хозяйство -- вторая ведущая отрасль материального производства. Оно включает в себя растениеводство и животноводство. Во всем мире в них занято около 1,1 миллиарда человек.

Растениеводство. Основу его составляет зерновое хозяйство. Примерно половину площадей мира занимают зерновые культуры. Зерно наряду с картофелем является основным продовольственным ресурсом человечества. Оно служит сырьем для многих отраслей пищевой промышленности -- мукомольной, крупяной, спиртовой, комбикормовой. Из зерновых культур важнейшее значение в мире принадлежит пшенице, рису, кукурузе. Н.Н.Вавилов установил, что очаги происхождения пшеницы находятся в Азии и Средиземноморье. Отсюда она распространилась по всему свету. Главный пшеничный пояс протягивается в Северном полушарии. Пшеницу выращивают более чем в 70 странах мира, однако преобладающая ее часть приходится на США, Канаду, Австралию, Россию, Казахстан, Украину. Здесь сформировались основные житницы мира. Пшеница занимает главное место в структуре экспорта Канады (около 20% от мирового экспорта). Очагом происхождения риса являются районы Китая и Индии. Хотя в наши дни рисосеянием занимаются почти сто стран мира, 9/10 его мирового сбора приходится на страны Азии: Китай, Индию, Японию, Индонезию, Филиппины.

«Происхождение» кукурузы -- Мексика, откуда она была завезена в другие районы мира. Она используется не только для получения зерна, поэтому география ее возделывания очень широка: США, Аргентина, страны Западной Европы, где она используется как кормовая культура. В развивающихся же странах это продовольственная культура. Главным в мире регионом возделывания кукурузы является район США, лежащий к югу от Великих озер. Главным экспортером кукурузы является Аргентина. Помимо зерновых широко используются человеком также масличные, сахароносные, овощные, плодовые культуры. По сбору сои первое место в мире занимают США (более 1/2 мирового производства), арахиса -- Индия, оливы -- Италия.

Самая распространенная из клубнеплодных культур -- картофель, родиной которого является Южная Америка. Первое место в мире по сбору картофеля занимает Россия, затем идут Польша и Китай. Среди сахароносов наибольшее значение имеют сахарный тростник (60% производства сахара) и сахарная свекла. Больше всего сахарного тростника выращивают на его родине -- в Америке, а сахарной свеклы -- на Украине, в России, в странах Западной Европы и в Северной Америке. Из тонизирующих культур наиболее распространен чай (тропики и субтропики) и кофе (тропики). Родиной чая является Китай. Сегодня 4/5 мирового сбора этого продукта дают такие страны, как Индия, Китай, Шри-Ланка. Родиной кофе является Африка, но в наши дни 2/3 мирового сбора дают страны Латинской Америки (Бразилия, Колумбия). Среди непродовольственных культур наибольшее значение имеют волокнистые, из которых большую ценность представляет хлопчатник. Первое место по сбору его занимают страны Азии. Ареалы распространения льна ограничены. Почти 3/4 мирового производства этого продукта приходится на Россию и Беларусь.

Животноводство. Оно распространено практически повсеместно. География животноводства в первую очередь определяется размещением скота.

Крупный рогатый скот.

Эта отрасль животноводства развита в большинстве стран мира, преимущественно в лесной, лесостепной зонах умеренного пояса. Крупнейшей в мире областью разведения крупного рогатого скота является Аргентинская пампа. В некоторых районах США, Канады, Австралии возникли крупные по площади «фабрики мяса».

Свиноводство

Оно тяготеет к густонаселенным областям и крупным промышленным центрам, к районам выращивания картофеля. Почти половина мирового поголовья свиней приходится прежде всего на Китай. Однако в многочисленных районах проживания мусульманского населения свиноводство практически отсутствует из-за религиозных традиций.

Овцеводство

Овцеводство также имеет мировое значение. Оно развивается в степных и полупустынных районах, а также в горных областях. Крупнейшая в мире область овцеводства -- районы Австралии, где овца содержится на естественном подножном корму.

Рыболовство

Древний промысел человечества. Рыболовство распространено повсеместно, но 1/2 мирового улова дают шесть стран: Япония, Китай, Россия, США, Чили, Перу. Сегодня наблюдается процесс перемещения основных районов рыболовства из северной в южную часть Мирового океана. Это связано с уменьшением численности многих ценных пород рыб.

Семльское хозямйство -- одна из ведущих отраслей народного хозяйства, имеющая большой территориальный охват. Оно распространено повсеместно, так как производит продукты первой необходимости. Сельскохозяйственный сектор потребляет огромное количество природных ресурсов, тем самым трансформируя окружающую среду, и выделяет колоссальные объемы отходов.



4 . Влияние сельского хозяйства на окружающую среду

Условно влияние сельского хозяйства на окружающую среду можно разделить по двум направлением: влияние растениеводства и влияние животноводства.

Влияние земледелия на экосистемы начинается с уничтожения на больших площадях сообществ естественной растительности и замены ее культурными видами. Естественные экосистемы отличаются большим разнообразием растительности, и животного мира. На их территориях, как правило, растительность произрастает ярусами, что значительно увеличивает производительность биомассы и полноту и рациональность использования природных ресурсов, таких как свет, тепло, почва. Фитоценозы за счет своей сложной структуры более устойчивы к внешним воздействиям окружающей среды. Культурные виды, которые выращивает человек отличаются однообразием (как правило это один вид какой-либо культуры, произрастающей на больших территориях). Следующий компонент, испытывающий существенные изменения - почва. В естественных условиях почвенное плодородие постоянно поддерживается тем, что взятые растениями вещества снова возвращаются в нее с растительным опадом. В земледельческих же комплексах основная часть элементов почвы изымается вместе с урожаем, что особенно типично для однолетних культур. Это повторяется ежегодно, и существует вероятность того, что через определенный промежуток времени произойдет истощение почв.

Для восполнения изъятых веществ в почвы вносят в основном минеральные удобрения: азотные, фосфорные, калийные. Это имеет как положительные последствия - пополнение запасов питательных веществ в почве, так и отрицательные - загрязнение почвы, воды и воздуха. При внесении удобрений в почву попадают так называемые балластные элементы, которые не нужны ни растениям, ни почвенным микроорганизмам. Например, при использовании калийных удобрений наряду с необходимым калием вносится бесполезный, а в некоторых случаях вредный хлор; с суперфосфатом попадает много серы и т.д. Токсичного уровня может достигать и количество того элемента, ради которого минеральное удобрение вносят в почву. Прежде всего это относится к нитратной форме азота. Избыточные нитраты накапливаются в растениях, загрязняют подземные и поверхностные воды (вследствие хорошей растворимости нитраты легко вымываются из почвы). Кроме того, при избытке нитратов в почве размножаются бактерии, которые восстанавливают их до азота, поступающего в атмосферу.

Кроме минеральных удобрений в почву вносятся различные химические вещества для борьбы с насекомыми (инсектициды), сорняками (пестициды), для подготовки растений к уборке, в частности дефолианты, ускоряющие сбрасывание листьев у хлопчатника для его машинной уборки. Большинство этих веществ очень токсичны, не имеют аналогов среди природных соединений, очень медленно разлагаются микроорганизмами, поэтому последствия их применения трудно предсказать.

В целях увеличения урожая в развитых странах пестицидами обрабатывают около половины посевных площадей. Перемещаясь с пылью, водами, ядохимикаты распространяются повсеместно (они обнаружены на Северном полюсе и в Антарктиде) и представляют повышенную экологическую опасность.

Глубокое и длительное, а часто необратимое воздействие на почву, изменяющее ее коренные свойства, оказывают орошение и осушение земель.

Для орошения из природных комплексов изымаются огромные массы воды. Во многих странах и районах мира орошение является основной статьей расхода воды и в маловодные годы приводит к дефициту водных ресурсов. Расход воды на сельское хозяйство занимает среди всех видов водопользования первое место и составляет свыше 2000 км3 в год, или 70% мирового водопотребления, из них более 1500 км3 - безвозвратное водопотребление, из которого около 80% уходит на орошение.

Огромные площади в мире занимают заболоченные земли, использование которых становится возможным только после проведения осушительных мероприятий. Осушение оказывает очень серьезное влияние на ландшафт. Особенно сильно изменяется тепловой баланс территорий - резко сокращаются затраты тепла на испарение, уменьшается относительная влажность воздуха, увеличиваются суточные амплитуды температур. Меняется воздушный режим почв, увеличивается их проницаемость, соответственно, меняется ход процессов почвообразования (активнее разлагается органический опад, происходит обогащение почвы питательными веществами). Осушение вызывает и увеличение глубины залегания грунтовых вод, а это, в свою очередь, может вызвать пересыхание многочисленных ручьев и даже небольших рек. Очень серьезны глобальные последствия осушения - болота дают основную массу кислорода атмосферы.

Таковы глобальные последствия воздействия земледелия на природные комплексы. Среди них следует отметить и нагрузки, которые испытывает окружающая среда от распространенной преимущественно в тропических широтах подсечно-огневой системы земледелия, ведущей не только к уничтожению лесов, но и к достаточно быстрому истощению почвы, а также выбросам в атмосферный воздух большого количества аэрозольной золы и сажи. Пагубно для экосистем выращивание монокультур, вызывающих быстрое истощение почвы и заражение ее фитопатогенными микроорганизмами. Культура сельского хозяйства необходима, так как неразумная распашка почвы значительно изменяет ее структуру, а при определенных условиях может способствовать таким процессам, как водная и ветровая эрозия.

Воздействие животноводства на природный ландшафт характеризуется рядом специфических особенностей. Первая заключается в том, что животноводческие ландшафты состоят из разнородных, но тесно связанных между собой частей, таких как пастбища, выгоны, фермы, зоны утилизации отходов и т.д. Каждая часть вносит особый вклад в общий поток воздействия на природные комплексы. Вторая особенность - меньшее территориальное распространение по сравнению с земледелием.

Выпас животных в первую очередь влияет на растительный покров пастбищ: уменьшается биомасса растений и происходят изменения в видовом составе растительного сообщества. При особо длительном или чрезмерном (в расчете на животное) выпасе почва уплотняется, поверхность пастбищ оголяется, что усиливает испарение и приводит в континентальных секторах умеренного пояса к засолению почв, а во влажных районах способствует заболачиванию.

Использование земель под пастбища сопряжено также с выносом питательных веществ из почв в составе подножных кормов и сена. Чтобы компенсировать потери питательных веществ, в земли пастбищ вносят удобрения. Животноводческая отрасль является значительным потребителем воды, по данным ООН оно потребляет до одной трети мировых ресурсов пресной воды.

Еще одна негативная сторона воздействия животноводства на ландшафт - загрязнение природных вод стоками животноводческих ферм. Многократное повышение концентрации органических веществ в пресноводных водоемах, а затем в прибрежной зоне морской акватории существенно уменьшает содержание кислорода в воде, приводит к изменению сообщества водных микроорганизмов, нарушению пищевых цепей, может вызвать гибель рыбы и другие последствия.

Территория, предназначенная для выпаса скота, постоянно растет. В сравнении с 1800 годом пастбищные площади увеличились в 6 раз и охватывают 35 миллионов километров квадратных (2006год). В Южной Америке, Юго-восточной Азии и Африке существуют значительные по площади территории покрытые лесом, которые планируется превратить в пастбища. За вырубку около 50% лесов нашей планеты ответственно животноводство. Это постоянно растущая отрасль, требующая значительных территориальных затрат.

Влияние сельского хозяйства на окружающую среду условно можно разделить на влияние растениеводства и влияние животноводства. Влияние растениеводства начинается с замены естественных видов растительности на культурные. Значительно уменьшается биоразнообразие экосистем, и как следствие их устойчивость. Из-за нерационального использования страдают почвы. Основная часть элементов почвы изымается вместе с урожаем, это повторяется ежегодно, таким образом происходит истощение почв. Глубокое и длительное, а часто необратимое воздействие на почву, изменяющее ее коренные свойства, оказывают орошение и осушение земель. Чрезмерный выпас скота приводит к деградации почв, выносятся питательные вещества из почв. Животноводство потребляет около одной третьей воды, территория, предназначенная для выпаса скота постоянно растет, так как растет спрос на продукты питания животного происхождения. Еще один аспект воздействия на окружающую среду - значительные объемы выбросов парниковых газов в атмосферу.

4.1 Воздействие животноводства на атмосферу. Парниковые газы

Животноводство оказывает существенное влияние на сокращение биоразнообразия, загрязняет мировые водные, земельные ресурсы, и вносит значительный вклад в процессы изменения климата. Согласно данным ООН на сельскохозяйственные нужды в мире используется 70 % пресной воды [8]. Прямым или косвенным образом, через выпас скота либо через производство кормов на планете занято по разным данным от 30% [6] до 40% [7] свободных ото льда территорий. Домашний скот является одним из основных наземных источников, загрязняющих поверхность нашей планеты остатками органических веществ, патогенными микроорганизмами. Также животные и их отходы выделяют газы, некоторые из которых в значительней мере способствует изменению климата.

Животноводство является крупным производителем таких парниковых газов как метан, углекислый газ и закись азота. На долю отрасли в 2006 приходилось 18% выбросов всех планетарных парниковых газов, из них 9% составляет углекислый газ, 65% - закись азота и 35% - метана, потенциал глобального потепления которых соответственно составляет 296 и 23. В 2007 году ООН опубликовало новые данные, согласно которым доля парниковых газов сократилась на 3,5%:

«В общей сложности, выбросы парниковых газов связанные с цепочками поставок скота составляют до 7.1 гигатонн углекислого газа каждый год, эквивалентного 14.5% всех выбросов парниковых газов. Главные источники выброса следующие: производство и обработка корма (45% от всего), процесс пищеварения коровами (39%) и разложения навоза (10%). Остальная часть объясняется обработкой и транспортировкой продуктов животного происхождения»[9].

Однако следует отметить, что по оценкам бывшего советника Группы Всемирного банка по вопросам окружающей среды Роберта Гудланда и специалиста-эколога из Международной финансовой корпорации Джеффа Анханга, эмиссия парниковых газов от животноводства и его побочных продуктов составляет 51% процент от общих выбросов парниковых газов.[10]

Источниками загрязнения атмосферы являются помещения для содержания скота, откормочные площадки, навозохранилища, биологические пруды, пруды-накопители сточных вод, поля фильтрации, поля орошения. В зоне животноводческих комплексов и птицефабрик атмосферный воздух загрязнен микроорганизмами, пылью, аммиаком и другими продуктами жизнедеятельности животных, часто обладающими неприятными запахами (свыше 45 различных веществ). Эти запахи могут распространяться на значительном расстоянии (до 10 км), особенно от свинокомплексов.

Выбросы диоксида углерода в секторе животноводства связаны с процессами дыхания, со сжиганием ископаемого топлива, при производстве удобрений, для производства кормов, процессов производства переработки продукции животноводства, переработки и транспортировки охлажденных продуктов.

В настоящее время общая биомасса людей и домашнего скота составляет четверть общей наземной биомассы животных или 0,7 милиарда тонн (Table 3.6; FAO, 2005b) , масса углекислого газа, выделяемого ими составляет 3 миллиарда тон или 0,8 тонн углерода (Длинная тень животноводства). Биомасса скота значительно увеличилась по сравнению с последними десятилетиями (примерно 428 миллионов тонн в 1961 году до около 699 миллионов тонн в 2002 году).

Кроме того, сельскохозяйственные животные являются основной движущей силой глобальных тенденций в области землепользования и изменений в землепользовании, включая обезлесение (преобразование лесов на пастбища и пахотные земли), опустынивание, а также высвобождение углерода из обрабатываемых почв. Общий вклад выбросов углекислого газа от сектора животноводства оценивается в 2,7 млрд тонн.

Углекислый газ является важнейшим газом в рассмотрении вопроса об изменении климата, так как его выбросы и концентрация превосходят показатели других газов.

Если при подсчете суммарных показателей выделения углекислого газа посмотреть на потери биомассы, которая поглощает углекислый газ, при вырубке лесов под пастбища, диоксид углерода составляет 9% от общих антропогенных выбросов (Длинная тень животноводства). Однако следует взять во внимание, что данные расчеты имеют большую степень неопределенности (так как посчитать выбросы в глобальном масштабе с большой точностью не представляется возможным на данный момент). Выбросы этого сектора трудно поддаются количественной оценке и показатели имеют низкую степень надежности. Именно поэтому, специалисты ООН при суммарных расчетах, часто не берут во внимание этот показатель.

Метан является вторым по важности парниковым газом. Метан сохраняется в атмосфере на 9 - 15 лет, он в 23 раз эффективнее удерживает тепло в сравнении с углекислым газом. После индустриализации выбросы метана увеличились на 150%, хотя в настоящее время отмечается тенденция к сокращению выбросов метана. Источники метана могут быть как антропогенного так и природного характера. По оценкам МГЭИК 50% выбросов приходится на антропогенные источники, такие как - свалки, природный газ и нефтяные системы, сельскохозяйственная деятельность, добыча угля, очистка сточных вод и некоторые другие промышленные процессы. Общая глобальная оценка антропогенных выбросов - 320 млн. тон в год[ van Aardenne et al., 2001].

Ведущая роль животноводства в эмиссии метана в атмосферу уже давно является доказанным фактом. Кишечная ферментация и производство удобрений из навоза вместе дают 80% выбросов метана в сельскохозяйственном секторе и 35-40% всего антропогенного метана.

Образование метана происходит в процессе пищеварения животных в результате кишечной ферментации, а также при дальнейшем использовании навоза. Животные удобрения также являются источниками таких газов как оксиды азота, аммиак и углекислый газ, в зависимости от способа переработки и способов дальнейшего использования (сбор, хранение, разбрасывание). Выбросы метана от скота оцениваются примерно в 2,2 млрд тонн СО2 эквивалента (2006 г.) , что составляет около 80% сельскохозяйственных и 35% от общего объема антропогенных выбросов метана. Данные за 2007 год - 3,1 млрд тонн СО2 эквивалент, 44% антропогенных выбросов (МГЭИК 2007, TACKLING CLIMATE CHANGE THROUGH LIVESTOCK, стр.15). К 2011 году выбросы снизились до 2, 071 млрд тон [Agriculture, Forestry and Other Land Use Emissions by Sources and Removals by Sinks, FAO Statistics Division Working Paper Series ESS/14 - 02]

Закись азота - третий по важности парниковый газ, присутствует в атмосфере в небольших количествах, но его коэффициент парникового потенциала составляет 296 и, он может находиться в атмосфере до 114 лет.

Выбросы закиси азота связаны с использованием навоза для удобрений при производстве кормов. Животноводческий сектор производит около 75 - 80% сельскохозяйственных выбросов N2O (2,2 млрд тонн СО2 эквивалента) и 65% антропогенных выбросов.

Неприятный запах, который сопровождает животноводческие фермы, связан с выбросами аммиака. Его легкая испаряемость является одной из основных причин кислотности атмосферных осадков. Большая часть аммиака выделяется из экскрементов домашнего скота. Высокий уровень осаждения азота вследствие загрязнения атмосферного воздуха имеет негативное влияние на продуктивность лесов на больших территориях. Больше всего пострадали бореальные леса и леса умеренных широт, так как осажденный азот насыщает почвы, вымещая тем самым другие питательные вещества, что может привести к гибели лесов и увеличению уровня углекислого газа в атмосфере. Исследования показывают, что в 7 -18% территорий естественных экосистем, содержание азота в почвах существенно превышает норму, что может привести к их эвтрофикации и выщелачиванию (Bouwman and van Vuuren, 1999). Опасность особенно велика в районах Западной Европы, где повешенный уровень азота наблюдается на 90% территорий, в Восточной Европе и Северной Америке определяются средней степенью риска.

На домашний скот приходится 64% антропогенных выбросов аммиака. Глобальный антропогенный выброс в атмосферу аммиака недавно был оценен в 47 миллионов тонн (Galloway et al., 2004). 94% производится сельскохозяйственным сектором. 68% из них главным образом отводится манипуляциям с навозом (хранение, удобрение, транспортировка). Однако в большей степени это является локальной экологической проблемой определенных районов.

Промышленная и сельскохозяйственная деятельность также является источником многих других опасных загрязняющих веществ как окись углерода, хлорфторуглероды, аммиак, оксиды азота, диоксид серы и летучие органические соединения. В присутствии атмосферной влаги и окислителей диоксид серы и оксиды азота превращаются в серную и азотную кислоты соответственно. Эти кислоты, находящиеся в воздухе вредны для органов дыхания людей и животных и для всей природы в целом. Также эти вещества могут выпасть в виде осадков на землю и нанести вред окружающей среде и ее обитателям. Загрязнители могут переноситься ветром на сотни километров от места выброса.

Таблица 4

Характеристика парниковых газов в секторе животноводства

газ	Парниковый потенциал	Источники	% к антропогенным выбросам
Углекислый газ	1	Изменения в землепользовании	9*
		Процессы дыхания	5
		Сжигание ископаемого топлива
		Переработка и транспортировка охлажденных продуктов
Метан	23	Кишечная ферментация	44
		Разложение навоза
Закись азота	296	Разложение навоза	53

* - при суммарном подсчете выбросов углекислого газа от сектора животноводства, выбросы, связанные с изменением в землепользовании не берутся во внимание. Под изменением в землепользовании подразумевается вырубка лесов под пастбища и пашни, деградация и опустынивание земель вследствие чрезмерного выпаса скота.



Таблица 5

Выбросы парниковых газов в атмосферу от животноводческого сектора

газы	2006	2007	2014
	процент к антропогенным выбросам	фактический выброс, млрд. т.	процент к антропогенным выбросам	фактический выброс, млрд. т.	фактический выброс, млрд. т.
СО2	9	2,7	5	2
СН4	35-45	2,2	44	3,1
N2O	65	2,2	53	2
сумма, млрд. т.		7,1		7,1	ок. 5*
доля в антропогенных выбросах,%		18		14,5

* согласно данным, опубликованных ФАО в 20014 году (http://www.fao.org/resources/infographics/infographics-details/ru/c/218660/) фактический выброс от сельского хозяйства (растениеводство и животноводство) составил 5,3 млрд. тон 2,4 млрд. т. Выделяется животноводческим сектором вследствие обезлесевания, эти данные не учтены в последней публикации ООН

Животноводство является крупным производителем таких парниковых газов как метан, углекислый газ и закись азота. На долю отрасли в 2006 приходилось 18% выбросов всех планетарных парниковых газов, из них 9% составляет углекислый газ, 65% - закись азота и 35% - метана, потенциал глобального потепления которых соответственно составляет 296 и 23. В 2007 году ООН опубликовало новые данные, согласно которым доля парниковых газов сократилась на 3,5% и составили 7,1 млрд.т. эквивалента диоксида углерода.

4.2 Стратегии смягчения последствий

· Улучшение методов кормления скота. Состав корма в определенной мере влияет на интестинальную ферментацию и выброс метана из рубца и задней кишки (Dourmad, Rigolot and van der Werf,2008). Кроме того,количество отходов связано с количеством потребляемого корма. Чем выше доля концентрата в рационе, тем меньше выброс метана (Lovett et al.,2005).

· Сокращение количества метана, вырабатываемого в процессе пищеварения. Образование метана в пищеварительной системе животных (особенно жвачных) можно ограничить за счет использования кормовых добавок, антибиотиков и вакцин (UNFCCC,2008).

· Улучшение конверсии корма. Уменьшение расхода кормов на единицу продукции (говядины, молока и т.п.) потенциально может сократить выброс парниковых газов и одновременно увеличить доходы хозяйства. Эффективность использования кормов можно повысить за счет выведения пород, которые быстрее растут, более устойчивы к неблагоприятным внешним воздействиям и заболеваниям, обеспечивают больший привес, более высокие надои и яйценоскость. Кроме того, эффективность использования кормов можно повысить путем укрепления здоровья поголовья за счет улучшения ветеринарных услуг, программ профилактики заболеваний и повышения качества воды.

· Улучшение утилизации отходов. Большая часть выбросов метана из навоза приходится на долю свиноводческих хозяйств, хозяйств по откорму крупного рогатого скота и молочных ферм, где производство сконцентрировано на крупных предприятиях, а навоз хранится в анаэробных условиях. Меры по сокращению выбросов метана включают его улавливание в закрытых навозохранилищах (коллекторах биогаза).Уловленный метан может сжигаться или использоваться в качестве источника энергии для электрогенераторов, отопления или освещения (что может снизить выбросы CO2 от сжигания ископаемого топлива).

· Пользование пастбищами. Расширение использования пастбищ в качестве источника корма и рациональное пользование ими посредством пастбищеоборота - потенциально наиболее рентабельные пути сокращения выбросов парниковых газов. Получаемые в результате улучшение растительного покрова и повышение содержания органических веществ в почве способствуют связыванию углерода, в то время как включение в рацион скота высококачественных грубых кормов помогает сократить выброс метана на единицу продукции. Кроме того, улучшения в методах ухода за пастбищами, как правило, обеспечивают повышение рентабельности производства.

· Сокращение вырубки лесов. При вырубке лесов для получения новых пастбищ или площадей под возделывание кормовых культур выделяется больше CO2,чем при ведении любой другой деятельности, связанной с животноводством. Интенсификация пользования пастбищами и производства кормов может сократить потребность в земле на единицу животноводческой продукции, ограничив тем самым ввод в оборот новых площадей. Однако одной интенсификации недостаточно: требуются дополнительные меры в отношении других стимулов к вырубке лесов, таких, как нечеткость прав на владение землей и заготовка древесины.

· Изменения в потреблении продукции животноводства. Сдвиг от потребления продуктов животноводства, производство которых связано с большими выбросами парниковых газов (говядины и баранины),в сторону продуктов, при производстве которых выбросы меньше (мясо птицы,растительные белки),может сократить суммарный объем выбросов этих газов на глобальном уровне. Рост потребления продуктов животноводства малоимущими потребителями с ограниченным или нулевым доступом к ним может принести большую пользу здоровью, а снижение высокого уровня потребления может способствовать уменьшению выбросов без нанесения вреда здоровью (McMichael et al.,2007).[17]( Положение дел в области землепользования и сельского хозяйства, FAO, 2009)

Многих последствий изменения климата можно избежать, другие можно смягчить или отсрочить. Важно подчеркнуть, что усилия по адаптации и смягчению последствий не могут полностью устранить воздействие изменения климата и иногда противоречат друг другу. При выработке стратегий смягчения последствий чрезвычайно важно учитывать затраты на их реализацию. Рентабельным считается лесовозобновление, но другие стратегии могут оказаться труднореализуемыми или нерентабельными. Животноводство влияет на изменение климата в основном вследствие выбросов парниковых газов. Выбросы парниковых газов в животноводческом секторе можно сократить за счет изменений в кормлении скота, в практике хранения и использования навоза, а также в методах выращивания кормовых культур.



Заключение

На мой взгляд, сельскохозяйственному сектору как фактору загрязнения окружающей среды, в настоящее время уделяется недостаточно внимания. Возможно, это связано со сложностью расчетов выбросов, невозможностью точно оценить количественные показатели на таких больших площадях и низкой степенью надежности выходных данных. Однако, как видно из проделанной работы, только лишь животноводство является мощнейшим фактором антропогенного преобразования окружающей среды. Животноводство вносит огромный вклад в загрязнение атмосферного воздуха и в изменение климата (по разным оценкам от 14 до 50% парниковых газов), тем не менее существуют пути решения проблем и смягчения вытекающих последствий, которыми следует воспользоваться незамедлительно.

Состав атмосферы не всегда был таким, каким он является сейчас. Атмосфера начала образовываться вместе с Землей и прошла долгий путь эволюции от первичной восстановительной к современной - окислительной. Благодаря появлению фотосинтеза у цианобактерий и угасанию вулканической активности в атмосфере начал накапливаться кислород. »). В дальнейшем наличие молекулярного кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, существенно расширившего границы биосферы.

Современная атмосфера Земли состоит из смеси газов и различных примесей (кристаллы льда, пыль, капли воды, морские соли, продукты горения). Основные - азот, кислород, аргон, углекислый газ. Атмосфера имеет четко выраженное строение - тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера. Верхняя граница биосферы определяется озоновым слоем (15 - 20 км). Атмосфера имеет способность к самоочищению. Оно происходит посредством вымывания загрязняющих веществ из атмосферы осадками, турбулентным перемешиванием приземного слоя воздуха, отложением загрязнителей на поверхность Земли. Однако в современных условиях возможности атмосферы к самоочищению значительно пострадали.

...