Техносфера, природные ресурсы, загрязнения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Техносфера, природные ресурсы, загрязнения

Биосфера, весьма динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма круговорота веществ.

Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации. Гарантом динамической устойчивости биосферы в течение миллиардов лет служила естественная биота в виде сообществ и экосистем в необходимом объеме.

Однако по мере возникновения, совершенствования и распространения новых технологий планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию воздействий. Вызваны они человеком, а потому называются антропогенными. Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую природную среду.

Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его мнению, основных видов вмешательства человека в экологические процессы:

-- упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;

-- концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;

-- рост числа ядовитых отходов от химических производств;

-- введение в экосистему новых видов;

-- появление генетических изменений в организмах растений и животных.

Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т. е. осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последействия (Котлов, 1978). Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.

Нарушения основных систем жизнеобеспечения биосферы связаны в первую очередь с целенаправленными антропогенными воздействиями. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными.

Техногенез-- это процесс изменения и преобразования биосферы планеты под влиянием промышленной и сельскохозяйственной деятельности человека.

Оказываемое на природу прямое техногенное воздействие представляет собой совокупность механических, геофизических и геохимических процессов. Оно преобразовывает биосферу, зачастую негативно влияя на нее.

Прямое воздействие производственной деятельности людей на биосферу проявляется при прямом контакте с природной средой или сбросе в нее различных отходов. Как следствие, территориальное расположение его зон практически всегда совпадает с местами работы заводов, фабрик и других предприятий.

Наряду с прямым также существует косвенное воздействие, представляющее своего рода этап «цепной реакции», вызванной прямым воздействием. Возникает оно в связи с непрерывностью взаимодействия между различными элементами ландшафта, воздействие на которые нарушает соответствующие процессы вещественно-энергетической связи.

Девизом развития современной промышленности и транспортной индустрии вполне может являться фраза «быстрее, выше, сильнее». Однако порой люди настолько увлекаются, что сопутствующий их хозяйственной деятельности техногенез по неосторожности или незнанию чего-либо трансформируется в техногенную катастрофу, наносящую непоправимый вред как природе, так и самому человечеству.

Этапы техногенеза. Современному этапу общественного развития предшествовала длительная история становления средств производства, техники и технологий - техногенез.

Техногенез в истории цивилизации - это нарождение техники, создание человеком все более совершенных способов, орудий и устройств для воздействия на окружающий материальный мир с целью создания и потребления благ. Техногенез с экологической точки зрения - это порождение техники, последний по времени этап эволюции, обусловленный деятельностью человека и вносящий в биосферу вещества, силы и процессы, которые изменяют и нарушают ее равновесное функционирование и замкнутость биотического круговорота.

Начало техногенезу положил первый костер, зажженный человеком. Применение огня расширило ареал человека, дополнило собирательство и охоту новыми приемами добывания, приготовления и запасания пищи, зародило возможность будущих термотехнологий. Уже в неолите возникли условия для развития ремесел и профессионального разделения труда. Но человек еще не научился трансформировать энергию огня. Это была эпоха мускульной энергетики, когда в распоряжении человека были только собственная сила, а затем и сила прирученных животных, а также простые механизмы - преобразователи мускульной силы.

Начиная с VIII-XI в. к ним добавляются изобретения, использующие силы воды и ветра. Наступила эпоха механоэнергетики на возобновляемых ресурсах. Технические возможности человека расширились, и одновременно усилилось его давление на природу. Уже в эпоху Возрождения (XV-XVII вв.) рост населения, развитие ремесел и торговли, городов и дорог, географические открытия и завоевания, строительство, судостроение, военное дело ускорили освоение новых земель, сведение лесов и дали мощный толчок развитию рудного дела и металлургии, а затем и машин на механическом приводе. Однако наибольшее ускорение и экологическое значение техногенез приобрел с момента появления тепловых машин и начала использования ресурсов ископаемого топлива.

Смена этапов техногенеза, основных типов технологий человека происходит неизмеримо быстрее, чем сменяются «технологии» биотического круговорота в эволюции биосферы. Существует оценка разности этих скоростей - 7-8 порядков. Поэтому биологическая эволюция не может приспособиться к техническому прогрессу.

атмосферный биомасса антропогенный загрязнитель

Виды воздействия человека на природу

Воздействие человека на природу может состоять в следующем:

1.Изъятие из природы ее отдельных компонентов, использование природных ресурсов.

2.Выброс в природную среду отходов хозяйственной деятельности, загрязнение этой среды.

3.Преобразование природных комплексов в хозяйственных целях.

Различают:

Прямое воздействие - непосредственное действие в отношении каких-либо компонентов природы (срубили лес; распахали степь - стало поле; освоили целину - получили урожай).

Косвенное воздействие - следствие прямого воздействия (в результате почвы обедняются, из-за распашки происходит эрозия почвы, степь превращается в пустыню).

Комбинированное воздействие - комбинация этих двух форм. Обычно любое воздействие на природу при тщательном рассмотрении оказывается комбинированным.

Природные ресурсы - объекты, условия и процессы природы, используемые (или которые могут быть использованы) человеческим обществом для удовлетворения материальных, научных и культурных потребностей общества.

В результате активной деятельности человека по созданию искусственной среды обитания, развитию производства и энергетики, т.е. техногенной деятельности прежняя биосфера во многих районах Земли была разрушена, и возник новый тип среды обитания - техносфера.

Понятие техносферы. Можно привести разные определения техносферы, например:

1 Техносфера - совокупность артефактов, созданных людьми.

2 Техносфера - район биосферы, в прошлом преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям. В состав техносферы входят технические системы (ТС), совокупности ТС, не являющиеся ТС - технические конгломераты, или природно-технические системы (крупные производственные системы, сооружения энергетики, города, бытовая среда и т.п.), а также - отходы технической деятельности.

Важной составляющей техносферы является производственная среда - пространство, в котором совершается трудовая деятельность человека.

В настоящее время около 75 % населения проживают в техносфере или зоне перехода от техносферы к биосфере.

К новым, техносферным условиям относятся условия обитания человека в городах и промышленных центрах, производственные, транспортные и бытовые условия деятельности.

Естественно, что, создавая техносферу, человек стремился к повышению комфортности среды обитания, облегчению контактов, защите от негативных воздействий естественной природной среды. В целом, создание техносферы благоприятно отразилось на условиях жизни. Как бы то ни было, но и средняя продолжительность человека в цивилизованных странах намного выше, чем в естественных условиях обитания. Однако, на сегодняшний день, качество техносферы как по отношению к человеку, так и по отношению к природе не соответствует требованиям безопасности и экологичности.

В новых техносферных условиях биологическое взаимодействие все чаще стало замещаться процессами физического и химического взаимодействия, уровни этого взаимодействия в 20-м веке непрерывно возрастали.

В настоящее время возникла насущная проблема совершенствования техносферы путем снижения ее негативного влияния на человека и природу до допустимых уровней.

Экология это наука о взаимоотношении видов со средой, а в данном случае нас интересует один конкретный вид сам человек.

За прошедшие тысячелетия цивилизация и технологии сделали заметный скачок в своём развитии. Изменился вид человеческих поселений, сам внешний облик человека разумного изменился до неузнаваемости. Но одно в жизни человека осталось неизменным все, что цивилизация способна собрать взято из окружающей среды. И весь ритм жизни человечества, как в прошедшие эпохи, так и сегодня, определялся одним возможностью доступа к тем или иным природным ресурсам.

За годы такого сосуществования с природой запасы природных ресурсов заметно сократились. Правда, сама природа позаботилась о том, чтобы обеспечить человека неисчерпаемой ресурсной базой.

Как известно, суша в настоящее время составляет 1/6 планеты ту часть планеты, на которой и обитает человек.

Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.

По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд. т. твердых отходов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера около 1 млрд. т. И всё это меньше чем на 6 млрд. человек!

Как же вещества-загрязнители литосферы попадают в почву. Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику поступления этих загрязнений в почву.

Атмосферными осадками

Многие химические соединения (газы оксиды серы и азота), попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву.

Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей.

При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают в почву.

Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление дается по-разному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина загрязнения почвы мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами, тяжелыми металлами, пестицидами, микотоксинами, радиоактивными веществами.

Известно, что загрязнение атмосферы происходит в основном в результате работы промышленности, транспорта и т. п., которые в совокупности выбрасывают ежегодно выбрасывают на ветер более миллиарда твердых и газообразных частиц.

Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются окись углерода и сернистый газ. Но, конечно, нельзя забывать и о фреонах, или хлорфторуглеводородах. Именно их большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере. Фреоны широко используются в производстве и в быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, а также в аэрозольных упаковках. А именно с понижением содержания озона в верхних слоях атмосферы медики связывают рост количества раковых заболеваний кожи.

Известно, что атмосферный озон образуется в результате сложных фотохимических реакций под воздействием ультрафиолетовых излучений Солнца. Хотя его содержание невелико, его значение для биосферы огромно. Озон, поглощая ультрафиолетовое излучение, предохраняет все живое на земле от гибели. Фреоны же, попадая в атмосферу, под действием солнечного излучения распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее интенсивно разрушает озон.

В некоторых районах земного шара дожди превратились в серьезную опасность. Возникла сложная и трудная в своем решении проблема кислотных дождей, которая на международном уровне была впервые поднята Швецией на конференции ООН по окружающей среде. С тех пор она превратилась в одну из главных природоохранных проблем человечества.

Кислотные дожи губительно действуют на природу водоёмов, наносят ущерб лесной растительности и сельскохозяйственным культурам, наконец, все эти вещества представляют определенную опасность для жизни человека.

Третий, не менее важный, фактор существования цивилизации водные ресурсы планеты.

На свои нужды человечество использует главным образом пресные воды. Их объём составляет чуть больше 2% гидросферы, причём распределение водных ресурсов по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Общее же потребление речных вод возрастает из года в год во всех районах мира.

Недостаток воды усугубляется ухудшением её качества. Используемые в промышленности, сельском хозяйстве и в быту воды поступают обратно в водоёмы в виде плохо очищенных или вообще неочищенных стоков.

Таким образом, загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Согласно расчетам ученых, в конце ХХ века для разбавления этих самых сточных вод может потребоваться 25 тыс. кубических км. пресной воды, или практически все реально доступные ресурсы такого стока! Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не в росте непосредственного водозабора главная причина обострения проблемы пресной воды.

В настоящее время к числу сильно загрязненных относятся многие реки Рейн, Дунай, Сена, Огайо, Волга, Днепр, Днестр и др. Растет загрязнение мирового океана. Причем здесь существенную роль играет не только загрязнение стоками, но и попадание в воды морей и океанов большого количества нефтепродуктов. В целом, наиболее загрязнены внутренние моря Средиземное, Северное, Балтийское, Внутреннее Японское, Яванское, а также Бискайский, Персидский и Мексиканский заливы.

Кроме того, человек осуществляет преобразование вод гидросферы путем строительства гидротехнических сооружений, в частности водохранилищ. Крупные водохранилища и каналы оказывают серьезное отрицательное воздействие на окружающую среду изменяют режим грунтовых вод в прибрежной полосе, влияют на почвы и растительные сообщества, в конце концов, их акватории занимают большие участки плодородных земель.

Изменяя свой мир, человек, существенно вмешивается в жизнь своих соседей по планете. По данным Международного союза охраны природы, с 1600 г. на Земле вымерло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Кроме того, уменьшаются в количестве и исчезают редкие насекомые, что связано как с реакцией на применение различного рода пестицидов, так и с уничтожением их коренных мест обитания.

Механизм гибели вида гораздо проще, чем его можно себе представить. Зоологи поняли это, когда им удалось проанализировать большое число неудачных случаев акклиматизации животных в угодьях, безусловно, подходящих для завозимых видов. Оказалось, что неудачами кончался завоз малых групп животных. Выяснилось, что 2-3 пары животных при отсутствии постоянных, пусть даже сравнительно редких контактов с себе подобными, не могут обжить территорию. В большинстве случаев у них подавляется способность к размножению или они гибнут от так называемого стресса, или болезни напряжения. Подобное же положение возникает при большом разряжении естественной популяции. Совершенно необязательно уничтожать всех до одного животных, чтобы обречь вид на исчезновение, достаточно сильно сократить его численность, уменьшить или разрознить участки обитания, в чем человечество, особенно в последние столетия, заметно преуспевает.

Существует набор общих подходов к решению проблем окружающий среды. Кроме того, за последнее столетие человечество разработало ряд оригинальных способов борьбы с собственными, губящими природу недостатками.

Кроме разного рода объединений, отстаивающих у цивилизации права постепенно уничтожаемой ею природы, в сфере решения экологических проблем существует целый ряд государственных или общественных природоохранных инициатив.

Международная 'Красная книга список редких и находящихся под угрозой исчезновения видов животных и растений в настоящий момент включает 5 томов материалов. Кроме того, существуют национальные и даже региональные Красные книги.

В числе важнейших путей решения экологических проблем большинство исследователей также выделяет внедрение экологически чистых, мало- и безотходных технологий, строительство очистных сооружений, рациональное размещение производства и использование природных ресурсов.

Важнейшим направлением решения стоящих перед цивилизацией экологических проблем стоит назвать повышение экологической культуры человека, серьезное экологическое образование и воспитание, все то, что искореняет главный экологический конфликт между дикарем-потребителем и разумным обитателем хрупкого мира, существующий в сознании человека.

Природные ресурсы- компоненты природы, которые используются или могут быть использованы как средства производства и предметы потребления. К природным ресурсам относятся: благоприятные климатические условия (энергия Солнца, ветра, воды), почвы, растения, животные, минеральное сырье, воды. Природные ресурсы делятся на минеральные, энергетические, водные, земельные, биологические (растительные, животные), климатические, рекреационные.

Планета Земля имеет большие водные, растительные, минеральные и другие ресурсы. Но они не безграничны. Потребности человека в сырье, топливе непрерывно возрастают. Промышленные предприятия используют воду, сырье, топливо, кислород воздуха в увеличивающихся объемах. Степень использования природных ресурсов определяется не столько их природными свойствами, сколько социально-экономическими потребностями.

Различают исчерпаемые и неисчерпаемые природные ресурсы. Исчерпаемые ресурсы в свою очередь делятся на возобновляемые и невозобновляемые.

К возобновляемым природным ресурсам относятся плодородные почвы, растительность и фауна. При использовании они непрерывно возобновляются самой природой, однако их естественное возобновление (восстановление плодородия почв, древесной и травяной массы, численности животных и т. п. ) часто не совпадает с темпами использования. Представление о неисчерпаемости ресурсов этой группы все чаще вступает в противоречие с действительностью. Потребление возобновляемых ресурсов (вырубка леса, вылов рыбы и т. п. ) начинает превышать размеры их естественного возобновления. Для того чтобы этого не было, необходимо:

а) рациональнее добывать и обрабатывать природные ресурсы

б) заблаговременно вовлекать в эксплуатацию новые неистощенные ресурсы и за счет этого ослабить использование истощенных

в) искусственно возобновлять ресурсы, что можно делать более интенсивно, чем это делает природа

г) находить искусственные заменители.

К невозобновляемым ресурсам относится большая часть полезных ископаемых. Их использование приводит к постепенному исчерпанию запасов. Поэтому чтобы это произошло не так скоро, надо искать новые месторождения и технически правильно использовать уже найденные, то есть максимально извлекать ценные вещества из месторождений.

К неисчерпаемым природным ресурсам относятся водные и климатические. Водные ресурсы воды, используемые как источник водоснабжения населения, промышленности и сельского хозяйства, а также как источник энергии. Климатические ресурсы солнечная радиация как источник света, тепла и энергии, энергия ветра. Атмосферные осадки можно относить к водным и климатическим ресурсам. Использование неисчерпаемых природных ресурсов не приводит к общему уменьшению их запасов на Земле. Только загрязнение вод и атмосферы может стать серьезной помехой дальнейшего развития производства, привести к ухудшению условий жизнедеятельности населения.

Минеральные ресурсы после завершения их разведки и добычи, а также биологические ресурсы и даже вода и воздух становятся сырьем для разнообразных отраслей хозяйства. Сырьевые материалы, использующиеся в производстве, преобразуются уже в экономические ресурсы общества (другие экономические ресурсы капитал, трудовые, интеллектуальные ресурсы и возможности менеджмента). Наконец использованные природные ресурсы после определенной технологической обработки предстают перед нами в виде орудий и средств труда и разнообразных материальных благ.

Распределены природные ресурсы на Земле крайне неравномерно. Не только отдельные страны, но и крупные регионы различаются уровнем обеспеченности определенными ресурсами.

Но и в случае, когда природных ресурсов в той или иной стране мало, это не означает, что страна обречена на бедность, ведь экономические ресурсы каждой страны измеряются не только количеством имеющейся нефти, газа или даже плодородных почв. Большое значение имеют людские ресурсы, трудоспособность населения, уровень его подготовки и мастерства, наличие научно-технических идей, опыт менеджмента и, наконец, наличие в стране капитала.

Классификация природных ресурсов

В основу классификации природных ресурсов положено три признака: по источникам происхождения ресурсов, по использованию ресурсов в производстве и по степени истощаемости ресурсов.

По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические. Биологические ресурсы -- это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т. е. растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Особое значение имеют генетические ресурсы.

Минеральные ресурсы -- это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, если из него извлекаются металлы, нерудным, если извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и т.д.) или используются как строительные материалы.

Если же минеральные богатства используются как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетическими ресурсами называют совокупность энергии Солнца и Космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.

Второй признак, по которому классифицируют ресурсы, -- по использованию их в производстве. Сюда относятся следующие ресурсы:

-- земельный фонд -- все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории: сельскохозяйственные, населенных пунктов, несельскохозяйственного назначения (промышленности, транспорта, горных выработок и т. п.). Мировой земельный фонд ---13,4 млрд га.

-- лесной фонд -- часть земельного фонда Земли, на которой произрастает или может произрастать лес, выделенный для ведения сельского хозяйства и организации особо охраняемых природных территорий; он является частью биологических ресурсов;

-- водные ресурсы -- количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве (особое значение имеют ресурсы пресных вод, основным источником которых являются речные воды);

-- гидроэнергетические ресурсы -- те, которые способна дать река, приливно-отливная деятельность океана и т. п.;

-- ресурсы фауны -- количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые может использовать человек, не нарушая экологического равновесия;

-- полезные ископаемые (рудные, нерудные, топливно-энергетические ресурсы) -- природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве, а скопление полезных ископаемых образует их месторождения, запасы которых должны иметь промышленное значение.

С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация ресурсов по третьему признаку -- по степени истощаемости. Истощение природных ресурсов с экологических позиций -- это несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и недр, и потребностями человечества (страны, региона, предприятия и т. д.). Неисчерпаемые ресурсы -- непосредственно солнечная энергия и вызванные ею природные силы, -- например, ветер и приливы существуют вечно и в неограниченных количествах.

Исчерпаемые ресурсы имеют количественные ограничения, но одни из них могут возобновляться, если есть к этому естественные возможности или даже с помощью человека (искусственная очистка воды, воздуха, повышение плодородия почв, восстановление поголовья диких животных и т. п). Однако очень важная группа ресурсов не возобновляется. К ним относятся такие реликты древних биосфер, как топливо и железная руда, а также ряд руд металлов внутриземного (эндогенного) происхождения. Все они имеют ограниченные запасы в литосфере. Эти ресурсы конечны и не возобновляются.

Конечно, у человека есть возможности заменить наиболее дефицитные ресурсы на имеющие большее распространение и большие запасы. Но, как правило, подобно тому, как и при замене одних экологических ресурсов (например, пищевых в экосистемах) другими, понижается качество.

XX столетие ознаменовалось потерей устойчивости в таких процессах, как рост населения Земли и его урбанизация. Это вызвало крупномасштабное развитие энергетики, промышленности, сельского хозяйства, транспорта, военного дела и обусловило значительный рост техногенного воздействия. Во многих странах оно продолжает нарастать и в настоящее время. В результате активной техногенной деятельности человека во многих регионах нашей планеты разрушена биосфера и создан новый тип среды обитания -- техносфера.

Биосфера -- область распространения жизни на Земле, включающая нижний слой атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы, не испытавших техногенного воздействия.

Техносфера -- регион биосферы в прошлом, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям (техносфера -- регион города или промышленной зоны, производственная или бытовая среда).

Первопричиной многих негативных процессов в природе и обществе явилась и является антропогенная деятельность, не сумевшая создать техносферу необходимого качества как по отношению к человеку, так и по отношению к природе. В настоящее время, чтобы решить возникающие проблемы, человек должен совершенствовать техносферу, снизив ее негативное влияние на человека и природу до допустимых уровней. Достижение этих целей взаимосвязано. Решая задачи обеспечения безопасности человека в техносфере, одновременно решаются задачи охраны природы от губительного влияния техносферы.

Основная цель безопасности жизнедеятельности как науки -- защита человека в техносфере от негативных воздействий антропогенного и естественного происхождения и достижение комфортных условий жизнедеятельности.

Средством достижения этой цели является реализация обществом знаний и умений, направленных на уменьшение в техносфере физических, химических, биологических и иных негативных воздействий до допустимых значений.

Биосфера - сфера жизни. Она представляет собой часть земного шара. Термин биосфера ввел в 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс назвал область жизни на Земле биосферой.

Основоположником современного учения о биосфере является русский ученый В. И. Вернадский. В представлении В. И. Вернадского биосфера охватывает то пространство, в котором живое вещество действует как геологическая сила, формирующая облик Земли. В основе его учения лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества в образовании биосферы. Биосфера - продукт длительного превращения вещества и энергии в ходе геологического развития Земли.

По В. И. Вернадскому биосфера включает в себе четыре основных компонента:

Живое вещество - совокупность всех живых организмов (люди, животные, птицы, растения, рыбы, микроорганизмы и т.д.)

Биогенное вещество, т.е. продукты, образовавшиеся в результате жизнедеятельности различных организмов (каменный уголь, битумы, торф, лесная подстилка, гумус почв и т.д.)

Биокосное вещество - преобразованное организмами неорганическое вещество (некоторые осадочные породы, приземный воздух атмосферы и т.д.)

Косное вещество - горные породы, в основном магматического генезиса.

На протяжении тысячелетий основными видами используемой человеком энергии были химическая энергия древесины, потенциальная энергия воды на плотинах, кинетическая энергия ветра и лучистая энергия солнечного света.

Потребление энергии всегда было прямо связано с состоянием экономики. Увеличение валового национального продукта (ВНП) сопровождалось увеличением потребления энергии. Однако энергоемкость ВНП (отношение использованной энергии к ВНП) в промышленно развитых странах постоянно снижается, а в развивающихся - возрастает.

Энергетические ресурсы России: обеспеченность, размещение, проблемы рационального использования.

К энергетическим ресурсам относятся топливные ресурсы, энергия рек, энергия атома, солнечная энергия и энергия ветра, приливов и отливов. В целом Россия хорошо обеспечена энергетическими ресурсами. Однако используются пока в основном топливные, являющиеся исчерпаемыми и невозобновимыми. Энергия рек и атомная энергия используются в меньшей степени. Почти не используется энергия ветра и приливов (действуют всего две приливные станции).

Но в 19 в. главными источниками энергии стали ископаемые топлива: каменный уголь, нефть и природный газ.

Запасы нефти и природного газа.

Трудно точно рассчитать, на сколько лет еще хватит запасов нефти. Если существующие тенденции сохранятся, но к 2030 будет исчерпано 80% разведанных мировых запасов нефти.

Запасы угля.

Запасы угля оценить легче- три четверти мировых его запасов, составляющих по приближенной оценке 10 трлн. т, приходятся на страны бывшего СССР, США и КНР.

Хотя угля на Земле гораздо больше, чем нефти и природного газа, его запасы не безграничны. В 1990-х годах мировое потребление угля составляло более 2,3 млрд. т в год. В отличие от потребления нефти, потребление угля существенно увеличилось не только в развивающихся, но и в промышленно развитых странах. По существующим прогнозам, запасов угля должно хватить еще на 420 лет. Но если потребление будет расти нынешними темпами, то его запасов не хватит и на 200 лет.

Запасы урана.

В 1995 более или менее достоверные мировые запасы урана оценивались в 1,5 млн. т. Дополнительные ресурсы оценивались в 0,9 млн. т. Крупнейшие из известных источников урана находятся в Северной Америке, Австралии, Бразилии и Южной Африке. Считается, что большими количествами урана обладают страны бывшего Советского Союза.

Деление ядер - не идеальное решение проблемы энергоресурсов. Более перспективной в экологическом плане представляется энергия термоядерного синтеза.

Такую энергию можно получать за счет образования тяжелых ядер из более легких. Этот процесс называется реакцией ядерного синтеза. Как и при делении ядер, небольшая доля массы преобразуется в большое количество энергии. Энергия, излучаемая Солнцем, возникает в результате образования ядер гелия из сливающихся ядер водорода. На Земле ученые ищут способ осуществления управляемого ядерного синтеза с использованием небольших, поддающихся контролю масс ядерного материала.

Солнечная энергия.

У солнечной энергии два основных преимущества. Во-первых, ее много и она относится к возобновляемым энергоресурсам: длительность существования Солнца оценивается приблизительно в 5 млрд. лет. Во-вторых, ее использование не влечет за собой нежелательных экологических последствий.

Однако использованию солнечной энергии мешает ряд трудностей. Хотя полное количество этой энергии огромно, она неконтролируемо рассеивается. Чтобы получать большие количества энергии, требуются коллекторные поверхности большой площади. Кроме того, возникает проблема нестабильности энергоснабжения: солнце не всегда светит. Даже в пустынях, где преобладает безоблачная погода, день сменяется ночью. Следовательно, необходимы накопители солнечной энергии. И наконец, многие виды применения солнечной энергии еще как следует не апробированы, и их экономическая рентабельность не доказана.

Можно указать три основных направления использования солнечной энергии: для отопления (в том числе горячего водоснабжения) и кондиционирования воздуха, для прямого преобразования в электроэнергию посредством солнечных фотоэлектрических преобразователей и для крупномасштабного производства электроэнергии на основе теплового цикла.

Геотермальная энергия.

Геотермальная энергия, т.е. теплота недр Земли. Земная кора толщиной 32-35 км значительно тоньше лежащего под ней слоя - мантии, простирающейся примерно на 2900 км к горячему жидкому ядру. Мантия является источником богатых газами огненно-жидких пород (магмы), которые извергаются действующими вулканами. Тепло выделяется в основном вследствие радиоактивного распада веществ в земном ядре. Температура и количество этого тепла столь велики, что оно вызывает плавление пород мантии. Горячие породы могут создавать тепловые «мешки» под поверхностью, в контакте с которыми вода нагревается и даже превращается в пар. Поскольку такие «мешки» обычно герметичны, горячая вода и пар часто оказываются под большим давлением, а температура этих сред превышает точку кипения воды на поверхности земли. Наибольшие геотермальные ресурсы сосредоточены в вулканических зонах по границам корковых плит.

Основным недостатком геотермальной энергии является то, что ее ресурсы локализованы и ограничены, если изыскания не показывают наличия значительных залежей горячей породы или возможности бурения скважин до мантии. Существенного вклада этого ресурса в энергетику можно ожидать только в локальных географических зонах.

Гидроэнергия.

Гидроэнергетика дает почти треть электроэнергии, используемой во всем мире.

На гидроэлектростанциях (ГЭС) и гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) используется потенциальная энергия воды, накапливаемой с помощью плотин. У основания плотины расположены гидротурбины, приводимые во вращение водой (которая подводится к ним под нормальным давлением) и вращающие роторы генераторов электрического тока.

Гидроэнергия - один из самых дешевых и самых чистых энергоресурсов. Он возобновляем в том смысле, что водохранилища пополняются приточной речной и дождевой водой. Остается под вопросом целесообразность строительства ГЭС на равнинах.

Приливная энергетика.

Существуют приливные электростанции, в которых используется перепад уровней воды, образующийся во время прилива и отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают, и она вращает гидротурбины.

Ветроэнергетика.

Исследования, проведенные Национальной научной организацией США и НАСА, показали, что в США значительные количества ветроэнергии можно получать в районе Великих озер, на Восточном побережье и особенно на цепочке Алеутских островов. Максимальная расчетная мощность ветровых электростанций в этих областях может обеспечить 12% потребности США в электроэнергии в 2000.

Твердые отходы и биомасса.

Примерно половину твердых отходов составляет вода. Легко собрать можно лишь 15% мусора. Самое большее, что могут дать твердые отходы, - это энергию, соответствующую примерно 3% потребляемой нефти и 6% природного газа.

На биомассу - древесину и органические отходы - приходится около 14% полного потребления энергии в мире. Биомасса - обычное бытовое топливо во многих развивающихся странах.

Лес -как источник энергии. Быстрорастущие водяные растения способны давать до 190 т сухого продукта с гектара в год. Такие продукты можно сжигать в качестве топлива или пускать на перегонку для получения жидких или газообразных углеводородов.

Топливные элементы.

Топливные элементы как преобразователи химической энергии топлива в электроэнергию характеризуются более высоким КПД, нежели теплоэнергетические устройства, основанные на сжигании.

Энергетические ресурсы - все доступные для пром. и бытового использования источники разнообразных видов энергии: механической, тепловой, химической, электрической, ядерной.

Минеральные ресурсы, основу которых составляют полезные ископаемые, -- природные минеральные образования неорганического или органического происхождения, возникшие в земной коре вследствие развития геологических процессов в течение всей эволюции Земли и использующиеся в хозяйстве непосредственно или после предварительной обработки как сырье или источник энергии.

В целом все полезные ископаемые по промышленному использованию подразделяют на четыре основные группы: рудные (металлические), нерудные (неметаллические), горючие (топливные), гидроминеральные и газоминеральные.

Большинство видов минерального сырья представлено рудами, состоящими из минералов, т.е. неорганических веществ природного происхождения. Однако некоторые важные виды полезных ископаемых, в частности энергетическое сырье, имеют органическое происхождение (ископаемые угли, нефть, торф, горючие сланцы и природный газ). Их присоединяют к минеральному сырью условно. В последние годы все большее значение приобретает гидроминеральное сырье - высокоминерализованные подземные воды (погребенные рассолы).

Ценность отдельных видов минерального сырья определяется в зависимости от области их применения (для получения энергии, в машино- и приборостроении, при производстве товаров народного потребления), а также от того, насколько редко они встречаются.

Минеральное сырье, необходимое для обеспечения оборонной промышленности и бесперебойного функционирования ее сырьевой базы, иногда называют стратегическим. В США постоянно поддерживается определенный запас (государственный резерв) стратегических материалов, причем более половины потребности в 22 видах минерального сырья приходится удовлетворять за счет импорта. Среди импортируемых материалов важное место занимают хром, олово, цинк, вольфрам, иттрий, марганец, платина и платиноиды, а также бокситы (алюминиевые руды).

Поступление в природную среду любых твёрдых, жидких, газообразных веществ, микроорганизмов или видов энергии (звукового, электромагнитного или радиоактивного излучения) в количествах, вызывающих изменения состава и свойств компонентов природы и оказывающих вредное воздействие на человека, флору и фауну, считается загрязнением окружающей среды. По происхождению загрязнения окружающей среды разделяют на антропогенные и естественные, по воздействию на организмы и экосистемы -- на механические, физические, биологические и химические.

Сегодня архитекторы, реставраторы, строители, делая все для сохранения природы, должны учитывать причины ее загрязнения и, правильно организуя свою деятельность, предпринимать все возможное для сокращения загрязнения окружающей среды, обеспечив надежную защиту памятников от веществ-загрязнителей, которые в большинстве случаев и обуславливают коррозионные повреждения материалов.

Загрязнение атмосферного воздуха

Атмосфера, как экологический компонент, -- это слой воздуха в подпочве и над её поверхностью, в пределах которого наблюдается взаимное влияние всех экологических компонентов (включая сам воздух). Поэтому загрязнение воздуха отражается на изменении состава и свойств компонентов природы и здоровье человека.

Загрязнители поступают в атмосферу от естественных и антропогенных источников.

К числу веществ, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль растительного, вулканического и космического происхождения; пыль, возникающая при эрозии почвы; частицы морской соли; туман; продукты сгорания при лесных и степных пожарах; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Эти загрязнения создают естественный фон.

По мере роста промышленного производства антропогенное загрязнение атмосферы Земли увеличивается.

Особую опасность автомобильные выхлопы представляют для памятников архитектуры, расположенных вдоль крупных магистралей.

Особую опасность в городах стали представлять «вторичные» загрязнители. Для атмосферной фотохимии характерно образование нежелательных соединений, служащих основой фотохимического смога. Облучение олефинов и ароматических соединений приводит к образованию значительного количества аэрозолей. Перечисленные кислотные оксиды окисляются и, реагируя с водой, образуют кислоты. Реально ощутимой проблема кислотных дождей стала не только в промышленных городах, но и повсеместно на урбанизированных территориях городов.

Гидросфера -- это совокупность всех вод Земли: глубинных, почвенных, поверхностных, материковых, океанических и атмосферных. Как особая земная оболочка рассматриваются лишь воды, находящиеся на поверхности планеты.

Наибольшее практическое значение для человека имеют пресные воды рек. Однако в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Воды на водосборной территории по руслам рек загрязняются и стекают в моря и океаны. Ситуация с водными ресурсами России в настоящее время весьма напряженная.

Загрязнение рек, озер, морей и океанов происходит с нарастающей скоростью, так как в водоемы поступает огромное количество взвешенных и растворенных веществ (неорганических и органических) из воздуха, почвы и от хозяйственных объектов. В воды попадают промышленные и бытовые отходы, содержащие соли различных металлов, яды, пестициды, удобрения, моющие средства, радиоактивные вещества. Более 2/3 загрязняющей водные системы нефти поступает в результате сброса отходов нефтепродуктов, используемых автомобилями и машинным оборудованием. В результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечки нефти при ее добыче в шельфовой зоне ежегодно в воды Мирового океана попадают до 12--15 млн т нефти. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой примерно 12 км2 водной поверхности и загрязняет до миллиона тонн морской воды. Тяжелые металлы (свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий) и другие токсичные вещества накапливаются (кумулируются) в пищевых цепях экосистем, конечным звеном которых является человек.

Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции. По оценкам ученых, она сократилась к настоящему времени на 10%. Соответственно этому снижается и ежегодный прирост массы других обитателей моря.



Загрязнение почвы

Почва -- это самостоятельное естественно-историческое биокосное тело, возникшее в результате воздействия живых и мертвых организмов, атмосферы и природных вод на поверхности горных пород в обстановке различного климата и рельефа и в условиях земной гравитации. При антропогенной нагрузке наибольшей трансформации подвергается поверхностный горизонт литосферы в пределах суши и, в первую очередь, почва.

При неправильной эксплуатации почвы безвозвратно уничтожаются в результате эрозии, засоления, загрязнения промышленными и другими отходами. Под влиянием деятельности людей возникает ускоренная эрозия, когда почвы разрушаются в 100--1 000 раз быстрее, чем в естественных условиях. Разрушению почв способствует вырубка леса. В результате процесса эрозии за последнее столетие утрачены 2 млрд га плодородных земельных угодий, или 27% земель сельскохозяйственного использования.

Что касается химического загрязнение литосферы, то в наибольшей степени от него также страдают почвы. Загрязнение почв связано с загрязнением атмосферы и вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязнителями почвы являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды Самоочищение почв, как правило, -- медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсичные вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать нежелательные последствия.



Отходы

Отходами принято называть побочные продукты промышленного, сельскохозяйственного или коммунального (коммунально-бытового) производства, которые не имеют применения в народном хозяйстве.

Положение с отходами выросло в России в огромную экономическую и экологическую проблему. На территории страны в отвалах и хранилищах накоплены около 80 млрд т твердых отходов различного типа. При этом из хозяйственного оборота изымаются сотни тысяч гектаров земель. Сконцентрированные в отвалах, хранилищах, на свалках отходы являются источниками загрязнения почвы, атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, причиной угнетения растительного и животного мира. Жизнь людей вблизи хранилищ отходов вредна для здоровья.

Особую опасность представляют накапливаемые в отвалах и свалках высокотоксичные и экологически опасные отходы, общее количество которых достигло 1,6 млрд. т и ежегодно увеличивается на 75 млн. т, из которых перерабатываются и обезвреживаются лишь 18%.

Главными поставщиками многотоннажных промышленных отходов являются черная и цветная металлургия, электроэнергетика, химическая промышленность, добывающая промышленность, а в последнее время и строительная отрасль.

Все материалы, полученные при использовании отходов, требуют специальной экологической оценки на безопасность и, прежде всего, гигиенической сертификации.

Огромной проблемой крупных городов является накапливание твердых бытовых отходов (ТБО). Это твердые отбросы и другие вещества, неутилизируемые в бытовой деятельности человека, которые образуются в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей, включая твердую фазу сточных вод.

Существуют четыре подхода при работе с ТБО: захоронение, сжигание, повторная переработка компонентов (рисайклинг) и компостирование. Наиболее привлекательным с экологической точки зрения является рисайклинг.

В России скопилось большое количество вторичного сырья, содержащего драгоценные и стратегические металлы. Во многом это связано с сокращением вооружений, снятием с эксплуатации и заменой военной техники и компьютеров типа ЕС и СМ, в которых широко применялись золото, серебро, платина, палладий, медь, алюминий.

Влияние загрязнителей на компоненты городской системы

Загрязнителем принято считать любой (природный и антропогенный) физический агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), попадающий в окружающую среду или возникающий в ней в количествах, выходящих за рамки обычного своего наличия -- предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время. Наиболее полно набор таких «помех» -- загрязнений, приводящих к деградации экосистем и снижению качества среды проживания, можно представить в виде схемы комплексного загрязнения среды.

Самыми перспективными и прогрессивными методами обезвреживания твердых промышленных отходов следует считать те, которые могут быть включены в наименее опасные для здоровья людей и окружающей среды, высокоэффективные, замкнутые, мало- или безотходные технологические процессы данного вида производства. Не менее прогрессивным методом обезвреживания промышленных отходов является их широкое использование в народном хозяйстве, с учетом определенных гигиенических требований, гарантирующих полную безопасность такого использования для здоровья людей, отдаленных последствий, а также для охраны окружающей среды.

Все промышленные загрязнения делят на утилизируемые и не утилизируемые. Утилизируемые промышленные загрязнения не подлежат уничтожению или захоронению, а должны быть использованы в народном хозяйстве как топливо, стройматериалы, удобрения, исходное сырье для повторной переработки или регенерации отходов с целью получения вторичного сырья. Захоронение не утилизируемых отходов определяется их потенциальной опасностью для здоровья населения. Отходы обычно относят к тому же классу токсичности, что и содержащееся в них химическое вещество. Однако в промышленных загрязнениях может содержаться сразу несколько веществ с различным классом токсичности, и не меньшую опасность для окружающей среды и для организмов представляют такие свойства, как летучесть, растворимость этих химических веществ. Эти показатели учитываются в классификации промышленных отходов. В настоящее время не утилизируемые промышленные отходы в стране делятся на пять классов опасности с учетом их токсичности, влияния на окружающую среду и технологии обезвреживания промышленных отходов на полигонах.

К I классу относятся не утилизируемые нефтемаслоотходы, которые содержат до 80% воды и до 10% грунта и механических включений. Обезвреживаются эти отходы сжиганием. Их количество стабильно и составляет по области примерно 5000 т в год.

Ко II классу относятся жидкие отходы, содержащие органические загрязнения с ХПК около 25000 мг/л. Эти отходы частично выпариваются в процессе сжигания органических загрязнений.

...