Последствия хозяйственной деятельности человека для окружающей среды

С увеличением плотности населения Земли растёт и степень воздействия человека на окружающую среду. При современных темпах и уровне развития производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на биосфере в целом, т. е. приобретает глобальный характер.

Загрязнение воздуха. В процессе своей деятельности человек загрязняет воздушную среду. Над городами и промышленными районами в атмосфере возрастает концентрация газов, которые обычно в сельской местности содержатся в очень небольших количествах или совсем отсутствуют. Загрязнённый воздух очень вреден для здоровья. Кроме того, различные газы, соединяясь с атмосферной влагой и выпадая в виде кислотных дождей, ухудшают качество почвы и снижают урожай.

Основные причины загрязнения атмосферы — сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в XIX и в начале XX в. поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание вредных продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, топок, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ (рис. 210). Среди них особенно выделяется сернистый ангидрид — ядовитый газ. Его концентрация в атмосфере особенно высока в окрестностях медеплавильных заводов. Сернистый газ вызывает разрушение хлорофилла в листьях растений, недоразвитие пыльцевых зёрен, засыхание и опадание листьев, хвои. Часть сернистого ангидрида окисляется до серного ангидрида, который легко растворяется в воде. Растворы сернистой и серной кислот, выпадая с дождями на поверхность Земли, причиняют вред живым организмам, разрушают здания. Почва приобретает кислую реакцию, из неё вымывается перегной — гумус — органическое вещество, содержащее все компоненты, необходимые для развития растений. Кроме того, в ней снижается количество солей кальция, магния, калия. В кислых почвах уменьшается и число обитающих в ней видов животных, замедлена скорость разложения листового опада. Всё это создаёт неблагоприятные условия для роста растений.

Каждый год в результате сжигания топлива в атмосферу поступают миллиарды тонн диоксида углерода. Половина СО₂, образующегося при сгорании ископаемого топлива, поглощается океаном и зелёными растениями, а остальное накапливается в воздухе. Содержание диоксида углерода в атмосфере постепенно возрастает и за последние 100 лет увеличилось более чем на 10%. СО₂ препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая так называемый «парниковый эффект». Изменение содержания СО₂ в атмосфере в значительной мере влияет на климат Земли.

Промышленные предприятия и автомобили служат причиной поступления в атмосферу многих ядовитых соединений — оксидов азота, оксида углерода, соединений свинца (каждый автомобиль выделяет за год 1 кг свинца), различных углеводородов — ацетилена, этилена, метана, пропана, толуола, бензпирена и др. Вместе с капельками воды они образуют ядовитый туман — смог, вредно действующий на организм человека и на растительность городов. Жидкие и твёрдые частицы (пыль), взвешенные в воздухе, уменьшают количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Так, в больших городах солнечной радиации меньше, чем в сельской местности, на 15%, а ультрафиолетовых лучей — на 30% (в зимние месяцы она может совсем исчезнуть).

Вещества, которые используют в качестве компонентов аэрозолей и хладагентов в холодильных установках (хлор-фтор-углеводороды), попадая в атмосферу, разлагаются с выделением хлора и фтора. Они вызывают превращение озона в кислород, разрушая тем самым защитную оболочку нашей планеты. Происходит истощение озонового слоя, и возникают так называемые «озоновые дыры». Чрезмерное количество ультрафиолета вызывает рак кожи.

Загрязнение пресных вод. Масштабы использования водных ресурсов быстро увеличиваются. Это связано с ростом населения и улучшением санитарно-гигиенических условий жизни человека, развитием промышленности и орошаемого земледелия. Суточное потребление воды на хозяйственно-бытовые нужды в сельской местности составляет 50 л на одного человека, а в городах — 150 л.

Огромное количество воды используется в промышленности. На выплавку 1 т стали необходимо 200 м³ воды, 1 т никеля — 4000 м³. На производство 1 т бумаги требуется 100 м³ воды, на изготовление 1 т синтетического волокна — от 2500 до 5000 м³. Промышленность поглощает 85% всей воды, расходуемой в городах, оставляя на хозяйственно-бытовые цели около 15%.

Ещё больше воды необходимо для орошения. В нашей стране ежегодно на орошение расходуется более 150 км³, в то время как на все другие нужды — около 50 км³. Использование воды рек Средней Азии на орошение привело к сокращению акватории Аральского моря.

Кроме высокого уровня расхода, нехватка воды вызывается её растущим загрязнением вследствие сброса в реки отходов промышленного и особенно химического производства и коммунальных сточных вод. Бактериальное загрязнение и ядовитые химические вещества (например, фенол) приводят к омертвению водоёмов. Вредные последствия имеет также молевой сплав леса по рекам, который часто сопровождается заторами. При длительном пребывании древесины в воде она теряет деловые качества, а вымываемые из неё вещества губительно действуют на рыб.

В реки и озёра поступают и вымываемые из почвы дождями минеральные удобрения — нитраты и фосфаты, которые в больших концентрациях способны резко изменять видовой состав водоёмов, а также различные ядохимикаты — пестициды, используемые в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями (рис. 211). Для аэробных организмов, обитающих в пресных водах, неблагоприятным фактором служит и сброс предприятиями тёплых вод. В тёплой воде кислород плохо растворяется, и его дефицит может приводить многие организмы к гибели.

Постоянный перерасход воды и загрязнение пресных вод ведёт к опасности «водного голода», что обусловливает необходимость разработки мероприятий по рациональному использованию водных ресурсов.

Загрязнение Мирового океана. Значительному загрязнению подвергаются воды морей и океанов. С речным стоком, а также от морского транспорта в моря поступают отходы: нефтепродукты, соли тяжёлых металлов, ядовитые органические соединения, в том числе пестициды. Памятна катастрофа — взрыв нефтяной платформы в Мексиканском заливе (апрель 2010 г.), со временем переросшая в техногенную катастрофу сначала локального, а затем и большего масштаба, с негативными последствиями для экосистемы огромного региона на многие десятилетия вперёд. Загрязнение морей и океанов достигает таких масштабов, что в ряде случаев выловленные рыбы и моллюски оказываются непригодными для употребления в пищу.

Антропогенные изменения почвы. Плодородный слой почвы формируется очень долго. В то же время ежегодно вместе с урожаем из почвы изымаются десятки миллионов тонн азота, калия, фосфора — главных компонентов питания растений. Основной фактор плодородия почвы — перегной (гумус), который содержится в чернозёмах в количестве менее 5% от массы пахотного слоя. На бедных почвах перегноя ещё меньше. При отсутствии пополнения почв соединениями азота его запас может быть израсходован за 50 — 100 лет. Этого не происходит, поскольку культурное земледелие предусматривает внесение в почву органических и неорганических минеральных удобрений. Азотные удобрения быстро расходуются, поэтому их приходится вносить ежегодно. При недостаточном применении органических и неорганических удобрений происходит истощение почвы и урожаи падают.

Неблагоприятные изменения в почве наступают и в результате неправильных севооборотов, т. е. ежегодного посева одних и тех же культур, например картофеля. Включение же в севообороты бобовых культур позволяет обогатить почву азотом. Посевы клевера и люцерны благодаря связыванию N₂ симбиотическими клубеньковыми бактериями задерживают в почве до 300 кг азота на 1 га.

К числу антропогенных изменений почвы относится эрозия.

Широко распространена и наиболее разрушительна водная эрозия. Она возникает на склонах и развивается при неправильной обработке земли. Вместе с талыми и дождевыми водами с полей ежегодно уносятся в реки и моря миллионы тонн почвы. Ветровая эрозия наиболее сильно проявляется в южных степных областях нашей страны. Она возникает в районах с сухой обнажённой почвой, с изреженной растительностью. Чрезмерный выпас скота в степях и полупустынях способствует ветровой эрозии и быстрому разрушению травяного покрова. Для восстановления слоя почвы толщиной 1 см в естественных условиях требуется 250—300 лет. Следовательно, пыльные бури приносят невосполнимые потери плодородного слоя почвы.

Значительные территории со сформированными почвами изымаются из сельскохозяйственного оборота вследствие открытого способа разработки полезных ископаемых, залегающих на небольшой глубине. Вырытые глубокие карьеры и отвалы грунта разрушают не только земли, подлежащие обработке, но и окружающие территории, при этом нарушается гидрологический режим местности, загрязняются воды, почва и атмосфера, снижается урожай сельскохозяйственных культур. В районах подземной добычи полезных ископаемых формируется провально-терриконовый тип местности. Эти две особенности рельефа тесно связаны друг с другом. Провалы образуются в результате возникновения пустот под земной поверхностью, а терриконы — в тех местах, где складывается пустая порода.

Радиоактивное загрязнение биосферы. Проблема радиоактивного загрязнения возникла в 1945 г. после взрыва атомных бомб, сброшенных на японские города Хиросиму и Нагасаки. Испытания ядерного оружия, производимые до 1963 г. в атмосфере, вызвали глобальное радиоактивное загрязнение. Чернобыльская авария — разрушение 26 апреля 1986 г. четвёртого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории Украины, носило взрывной характер, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. В результате аварии из сельскохозяйственного оборота было выведено около 5 млн га земель, вокруг АЭС создана 30-километровая зона отчуждения, уничтожены и захоронены сотни мелких населённых пунктов. Повреждения АЭС в Японии в марте 2011 г. также привели к большому выбросу радиоактивных веществ.

При взрыве атомных бомб или разрушении ядерных реакторов возникает очень сильное ионизирующее излучение, радиоактивные частицы рассеиваются на большие расстояния, заражая почву, водоёмы, живые организмы. Многие радиоактивные изотопы имеют длительный период полураспада, оставаясь опасными в течение всего времени своего существования. Все эти изотопы включаются в круговорот веществ, попадают в живые организмы и оказывают губительное действие на клетки. Очень опасен стронций-90 вследствие своей близости к кальцию. Накапливаясь в костях скелета, он служит постоянным источником облучения организма. Радиоактивный цезий (¹³⁷Cs) сходен с калием, его в больших количествах обнаруживают в мышцах поражённых животных. Исследования показали, что в организме эскимосов Аляски, питающихся мясом северных оленей, содержится цезий-137.

У ядерных взрывов любого происхождения есть ещё одна отрицательная сторона. При ядерном взрыве образуется громадное количество мелкой пыли, которая долго держится в атмосфере и поглощает значительную часть солнечной радиации. Расчёты отечественных учёных, подтверждённые специалистами разных стран мира, показывают, что даже при ограниченном, локальном применении ядерного оружия образовавшаяся пыль будет задерживать большую часть солнечного излучения. Наступит длительное похолодание («ядерная зима»), которое неизбежно приведёт к гибели всего живого на Земле.