Вопрос 3. Понятие загрязнения окружающей среды. Физические загрязнения. Химические загрязнения. Биологические загрязнения. Понятие устойчивости системы. Пределы роста загрязнения.

Загрязнение – это любые изменения физических, химических или биологических параметров природной среды, которые сейчас или в будущем могут оказывать неблагоприятное воздействие на живые организмы, на разного рода производственные процессы, условия жизни и культурного достояния, истощать или подрывать сырьевые ресурсы.

Классификация загрязнений:

1.Физическое загрязнение:

1. Радиоактивное - явление радиоактивности заключается в самопроизвольном распаде химических элементов и превращении его в элементы с другим порядковым номером. Превращение сопровождается излучением очень высокой энергии, которая способна выбивать электроны из атомов и присоединять их к другим атомам с образованием ионов (ионизирующее излучение). Воздействие радиации сказывалось на всем протяжении длительной истории формирования жизни на Земле. Установлено, что радиоактивность любой интенсивности влияет на наследственность живых организмов.

Источники радиоактивного излучения:1)испытание атомного оружия, которое внесло в атмосферу радиоизотопы, вследствие стали выпадать радиоактивные осадки.2)атомная энергетика (добыча, производство, эксплуатация)3)захоронение радиоактивных отходов 4)медицинские исследования 5. Естественный радиоактивный фон (космические лучи, радиоактивные изотопы горных пород и продукты их распада).

Особенности воздействия на живые организмы: 1) соматическое (затрагивает физиологию особей подверженных облучению и вызывающие различные нарушения от незначительных до летального исхода)

2) генетическое (ионизирующие излучение, влияющее на зародышей, ведет к возникновению мутации в потомстве).

2. Тепловое определяется влиянием тепловых полей на воздушную и водную среду. Отрицательное воздействие тепла на воздушную среду обнаруживается путем повышения тепловых градиентов температуры над городскими, сельскими агломерациями по сравнению с естественными природными экосистемами, что влечет за собой изменение энергетических процессов в атмо- и гидросфере в сельской и особенно городской местности. Так, тепловое воздействие проявляется в ухудшении режима земной поверхности (термокарст, солифлюкция, наледи и др.) и условий жизни людей. Источниками теплового загрязнения в пределах городских территорий служат подземные газопроводы промышленных предприятий, теплотрассы, сборные коллекторы и коммуникации. Отрицательное воздействие на гидросферу обозначается ростом температуры воды, приводящим к уменьшению растворимости кислорода, что снижает активность всего биоценоза водных систем. К снижению естественной минерализации органического вещества в водных системах, провоцирует рост активности сине-зеленных водорослей, еще более снижающих количество кислорода в водной среде.

3) Шумовое загрязнение заключается в превышении естественного уровня шума, к которому адаптированы живые организмы, в том числе и человек

Источники: автотранспорт, аэропорты, оборудование промышленных предприятий. Уровни звукового давления измеряются в ДБ (децибелы).

Для человека безвреден шум 20-30ДБ, 80ДБ-допустимая граница, 130ДБ- вызывает болевые ощущения, 150ДБ-не выносимы.

Особенности воздействия: на органы слуха, нарушение нервной системы, сердечнососудистая система, звуковое опьянение (сильный шум – это физический наркотик)

Способы борьбы: архитектурно-строительные, зеленые насаждения у дорог.

4)Инфразвуковое (низкочастотные вибрации)—

Источники: 1)естественные (ураганы, землетрясения, штормы)

2)антропогенные (работа различных двигателей, компрессоров, турбин).

Особенности воздействия: резонанс внутренних органов, нервно - психические отклонения.

Способы борьбы: для инфразвука преград нет, проходит даже через толстые стены, необходимо глушить сам источник.

5) Электромагнитное - уровень электромагнитных полей созданных человеком в сотни, тысячи раз превышает средний уровень естественного поля Земли. Электромагнитное поле (ЭМП) – представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между любыми находящимися в движении заряженными частицами. ЭМП возникает там, где есть электрический ток.

Источники ЭМП:1)естественные (электрическое и магнитное поле земли)

2)антропогенные (создаются источниками переменного тока), делятся:1)источники ЭМ излучения крайне низких и сверх низких частот (электростанции, кабельные системы) 2) источники ЭМ радиочастотного и микроволнового диапазона (электробытовая, офисная, техника, сотовые телефоны).

Особенности воздействия: нервная, эндокринная система, неврозы, ослабление памяти, опухоль мозга, рак крови. Известно, например, отрицательное воздействие слабых по напряженности электромагнитных полей, формирующихся вокруг различных природных объектов (линз и жил воды, металлических полезных ископаемых, пустот, зон разломов в земной коре и т.д.). так называемые геопатогенные зоны провоцируют серьезнейшие изменения в организме. Отрицательное воздействие электромагнитных излучений разной частоты и интенсивности на организм человека и все живое на Земле периодически провоцируется Солнцем во время так называемых вспышек или магнитных бурь.

2. Химическое загрязнение.

1) Газообразные производные углерода и жидкие углеводороды. Газообразные производные углерода:

Источники: 1)природные (бактерия и растения), 2)антропогенные (сжигание органического топлива, двигатели внутреннего сгорания). Обладают высокой токсичностью, имеют расположенность к трансграничному переносу, обладают высокой устойчивостью, способны к миграции по пищевым цепям.

Жидкие углеводороды - основная составная часть сырой нефти и всех производных из нее продуктов (бензин, соляр). Основными объектами загрязнения является Мировой океан.

Источники: морской транспорт, промышленные стоки, поступление из атмосферы, природные источники. Нефть в морской воде растекается, образуя нефтяную пленку.

2) Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) – синтетически водорастворимые органические соединения, которые уменьшают поверхностное натяжение и вязкость воды. Основные ингредиенты всех современных моющих средств. В настоящее время основные загрязнители водоемов.

Источники: 1) бытовые сточные воды 2)сточные воды промышленных предприятий 3) поверхностный сток сельскохозяйственных полей.

Особенности воздействия: не природные компоненты среды, разложение в естественных условиях крайне затруднено. Попадая в воду, оказывают прямое и косвенное воздействие на природу.

3) Пестициды - органически синтезированные вещества, использующиеся для уничтожения вредных человеку растений и животных (по происхождению - хлорорганические, фосфорорганические, мышьяк содержащие). Первоначальное широкомасштабное использование пестицидов давало хорошие результаты, позволило радикально решить проблемы защиты растений, увеличилось продуктивность сельского хозяйства. Использование в больших количествах привело к распространению за пределы макс. мест, Пестициды способны накапливаться в живых организмах, передаваться по пищевым цепям.

Особенности воздействия: нервная, система пищеварения, органы чувств.

4) Производные азота и серы

5) Минеральные удобрения – применяются в качестве удобрений для повышения продуктивности урожая (азотные, калийные, фосфорные удобрения - способны накапливаться выше нормы, токсичные вещества). Закон предельной урожайности: переудобренные почвы не дают урожая, они испорчены. Происходит нарушение БГХЦ, что ведет к нарушению на биосферном и экоситемном уровне.

7) Тяжелые металлы (Li, Be, Al, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Pb, Zn, Sn, Mo, Cd, As, Hg, Cs)- в современной биосфере самые распространенные загрязнители, повышенная концентрация. Не включены в процесс самоотчистки в отличие от многих загрязняющих веществ. Попав в окружающую среду, вступают в процессы миграции в виде различных соединений. Загрязняют почву, воду, воздух, пищу.

Главная опасность: возможно отравление при высоких концентрациях металлов, возможность концентрироваться в пищевых цепях.

Источники поступления: твердые и жидкие отходы промышленных производств, изготовление и использование фосфорных удобрений, коммунально-бытовые отходы.

Особенности воздействия: влияет на наследственность и воспроизводство, врожденные уродства.

3. Биологическое загрязнение - это случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое).

Основными источниками биологического воздействия являются сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые и промышленные свалки, кладбища, канализационная сеть, поля орошения и др. из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву, горные породы и подземные воды.

Особенно загрязняют среду предприятия промышленного биосинтеза (антибиотики, ферменты, сыворотки, кормовой белок), в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов.

К биологическому загрязнению можно отнести преднамеренную и случайную интродукцию, чрезмерную экспансию живых организмов (свалки, несвоевременный вывоз пищевых отходов – численный рост крыс, насекомых, голубей).

Бактериологическое оружие – способно вызвать массовые инфекционные заболевания людей и животных (чума, холера, сибирская язва). Многие бактерии способны сохраняться в почве в течение десятилетий.

Понятие устойчивости системы: - это свойство системы сохранять свою структуру и функции при воздействии внешних факторов.

Равновесие биогеоценозов и экосистем – динамическое, и на всех уровнях постоянно происходят периодические колебания численности и состава популяций, обычно не выходящие за некоторые пределы. Эти колебания могут быть связаны с внешними воздействиями – сменой времен года, фазами Луны и циклами активности Солнца – и могут возникать при взаимодействиях по типу «хищник-жертва» внутри самой экосистемы.

Устойчивое внутреннее состояние динамического равновесия системы часто называют гомеостазом. Чем больше видовое разнообразие экосистемы на всех трофических уровнях, тем она устойчивее и выше ее способность поддерживать гомеостаз. Это происходит потому, что при большем разнообразии видов звенья трофической цепи оказываются дублированными, большинство потенциальных экологических ниш многократно перекрывают друг друга, тогда как реальные экологические ниши высоко специализированы, и сильна межвидовая конкуренция.

Поэтому, если даже колебания климатических условий или ограниченное вмешательство человека вызовут снижение численности какого-либо вида, то его место быстро будет занято конкурентами, способными функционально заменить его в экосистеме. Устойчивыми должны быть все трофические уровни, и способность экосистемы к самовосстановлению обычно зависит от наименее устойчивого уровня. Наличие хотя бы одного слабого трофического уровня с малой способностью к восстановлению ослабляет устойчивость системы в целом.

В незрелой системе, находящейся в начальной стадии сукцессии и далекой от равновесия, число видов мало, это в основном продуценты, и размер экологических ниш близок к потенциальному. Ёмкость экосистемы не заполнена. Постепенно она заполняется, и видовое разнообразие растет, пока не достигает возможного максимума. Таким образом, максимум видового разнообразия на всех трофических уровнях есть признак зрелости биогеоценоза и одновременно условие его устойчивости.

Биосфера как всякая система обладает устойчивостью. Это проявляется в удивительном постоянстве процентного содержания различных химических элементов во всех оболочках биосферы (атмосфера, литосфера, гидросфера, биота). Устойчивость биосферы базируется на биологическом разнообразии, на соотношениях организмов синтезирующих органические вещества и организма его содержания, а так же на совокупности БГХЦ. Гомеостаз - способность к саморегуляции, т.е. способности возвращаться к устойчивому состоянию в случае воздействия каких-либо факторов.