Основы безопасности и защиты Родины
8 класс

Урок 26
Состояние природной среды и жизнедеятельность человека
Изменение состава атмосферы (воздушной среды)

Состояние природной среды и жизнедеятельность человека

Жизнь на Земле развивается по строгим законам природы. Биологические виды (в том числе и человек) могут существовать и нормально развиваться только в определенных условиях, к которым они адаптировались в результате тысячелетий эволюции. Чтобы существовать, человеческое общество вынуждено вступать в определенные отношения с природой, обусловленные его трудовой деятельностью, т. е. заниматься природопользованием.

Нарушение законов природопользования может иметь опасные и даже трагические последствия для живущего и будущих поколений людей. Чтобы этого не произошло, их необходимо знать, как природа взаимодействует с человеческим обществом. Этим занимается новая наука — экология. Она изучает закономерности взаимодействия человека (общества) и окружающей среды, а также разрабатывает практические меры по охране среды обитания человека.

Экологическая ситуация в нашей стране, да и во многих других странах земного шара в последние годы резко обострилась из-за существенных антропогенных изменений в природе. А эти изменения состояния суши (почвы, недр, ландшафта), атмосферы (воздушной среды), гидросферы (водной среды) могут приводить и иногда уже приводят к чрезвычайным ситуациям экологического характера.

Антропогенные изменения в природе — изменения, происходящие в природе в результате хозяйственной деятельности человека или непосредственного общения людей с окружающей природной средой.

Все антропогенные изменения в природе можно разделить на две категории:

- преднамеренные преобразования — освоение земель под сельскохозяйственные угодья, сооружение водохранилищ, строительство городов, промышленных предприятий, осушение болот и т. п.;
- попутные изменения — изменения газового состава атмосферы, загрязнение окружающей среды, образование фотохимических туманов (смогов), ускорение коррозии металлов.

Воздействие человека сказывается, по существу, на всех ресурсах и компонентах биосферы (почвенном покрове, гидросфере, атмосфере, животном и растительном мире, литосфере). Даже труднодоступные районы земного шара — Арктика, Антарктика, высокогорья, глубины океанов, околоземное пространство — оказались в той или иной мере затронутыми хозяйственной деятельностью человека.

Можно выделить четыре главные формы воздействия человека на биосферу:

- изменение структуры земной поверхности (распашка целинных земель, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и другие изменения поверхностных вод);
- изменение состава биосферы, круговорота и баланса входящих в нее веществ (добыча ископаемых, создание отвалов выработанных пород, выбросы различных веществ в атмосферу и гидросферу, изменение влагооборота);
- изменение энергетического, в частности теплового, баланса регионов и планеты в целом;
- изменения, вносимые в биологическое разнообразие мира (истребление некоторых организмов, создание новых пород животных и растений, перемещение организмов в новые места).

Антропогенные факторы, которые оказывают нежелательное воздействие и на самого человека, и на окружающую его природную среду, называют загрязняющими. Их подразделяют на механические, физические (энергетические), химические и биологические (схема 15).

Основной урон окружающей нас природной среде наносят выбросы вредных веществ в атмосферу, сброс сточных вод и накопление твердых отходов.

Чаще всего загрязнения окружающей среды бывают токсичными.

Токсичность (ядовитость) — это способность некоторых химических элементов и соединений оказывать вредное воздействие на организм. Количественная характеристика токсичности — токсодоза.

В токсикологии приняты следующие основные категории доз и концентраций:

- максимальнодопустимые — переносимые организмом без вреда для себя даже при длительном воздействии вредного вещества;
- минимальнодействующие — вызывающие легкие симптомы поражения;
- смертельные — вызывающие летальный исход с вероятностью 90%.

Абсолютно недопустимо использование особо токсических веществ, так как это может привести к невосполнимым потерям в живой природе. По этому поводу можно привести яркий, поучительный пример.

В 50-х гг. нашего столетия был создан химический препарат ДДТ для уничтожения сельскохозяйственных вредителей (насекомых). Результаты превзошли самые смелые ожидания. Повысился урожай зерна и другой сельскохозяйственной продукции. ДДТ стали использовать во всех странах и в большом количестве, не задумываясь об отдаленных последствиях. И они наступили через несколько лет. Первыми удивление и тревогу высказали ученые, которые проводили испытания на Южном полюсе Земли. Этот препарат они обнаружили в воде, снеге и в китовом жире. Как он попал туда, догадаться не трудно. Глобальные процессы в атмосфере, перемещение огромных воздушных масс на значительные расстояния — в этом причина загрязнения.

Самый большой источник загрязнения окружающей среды — промышленность. Однако и природные процессы, катаклизмы, явления вносят ощутимую лепту в загрязнение природы. Здесь нужно упомянуть извержения вулканов, активность которых в последнее время заметно усилилась. В атмосферу Земли и на ее поверхность извергаются лава, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород. В воздух, в воду и на почву попадают хлористый, фтористый и сернистый водород, окись и двуокись углерода и многое другое. Их количество бывает настолько велико, что порой возникает опасность экологической катастрофы. Происходит загрязнение (или заражение) воздуха, воды, почвы, гибнет животный и растительный мир (см. схему 16). Среда обитания становится непригодной для жизни человека.

Уместно сказать, что загрязнение происходит буквально в считанные минуты или часы, а на восстановление и очищение природы требуются годы, даже десятилетия.

Экологические последствия хозяйственной деятельности человека необычайно разнообразны и уже породили много серьезных экологических проблем (схема 17).

Один из основных показателей благополучия общества, в том числе и экологического, — состояние здоровья населения. В 1994 г. средняя продолжительность жизни у мужчин в нашей стране уменьшилась до 57 лет (в промышленно развитых странах она на 15—20 лет больше). В России ослабленных и больных людей примерно в 1,5 раза больше, чем здоровых, каждый девятый ребенок рождается с дефектами, каждый девятый житель — инвалид. Из всех выпускников школ только четверть здоровы. С 1992 г. уменьшается численность населения (количество умерших превышает численность новорожденных).

В зонах острой экологической ситуации находятся 15% наиболее густонаселенной территории России. Более 50 млн городских жителей проживают в условиях, когда уровень загрязнения воздуха многократно превышает допустимые нормы. Около 50% питьевых источников сегодня не отвечают установленным требованиям. Более 75% огромной, все нарастающей массы отходов имеют ту или иную степень токсичности. Примерно 40% жителей крупных промышленных городов проживают в условиях акустического дискомфорта.

К людям пришло понимание того, что воздух, вода и почва Земли — единый, целостный организм. Изменения в одной из составляющих приводят к изменению в других средах. Процессы эти взаимосвязаны и взаимозависимы.

Далее мы рассмотрим состояние каждого элемента среды обитания человека.

Изменение состава атмосферы (воздушной среды)

Атмосфера — важный элемент окружающей среды для всех биологических форм жизни на Земле. Воздух — это та среда, с которой человек сталкивается с первых минут жизни.

По отношению к человеку воздух выполняет множество разнообразных функций:

- содержит необходимый для его жизни кислород;
- растворяет в себе все газообразные продукты обмена и жизнедеятельности человека, в том числе и в сфере производства;
- воздействует на процессы терморегуляции организма с внешней средой.

Ясная, безоблачная погода обеспечивает человеку большое количество и хорошее качество солнечной радиации, часто определяя его поведение в эти дни. Солнечная энергия способствовала зарождению жизни на Земле, но вместе с тем она может быть и губительной для растительного и животного мира. Ультрафиолетовое излучение при длительном воздействии убивает все живое. Солнце может высушивать реки, озера и другие водоемы, превращая некогда плодородные земли в пустыню. Однако постоянная облачность, проливные дожди, снег и ветер, формирующиеся в атмосфере Земли, тоже негативно отражаются на живой природе.

Изменения состава и свойств воздушной среды часто неблагоприятно воздействуют на здоровье человека. Вспомним о разнообразных химических веществах, загрязняющих атмосферу, и о большом числе микроорганизмов, многие из которых, попадая в организм человека, вызывают инфекционные заболевания (грипп, дифтерию, скарлатину, корь и др.), передающиеся от человека к человеку по воздуху.

Изменение климата и прозрачности атмосферы.

Атмосфера Земли — важный фактор климатообразования (под климатом, как вы знаете, принято понимать многолетний режим погоды, присущий той или иной местности в соответствии с ее географическими условиями).

Хозяйственная деятельность человека влияет на различные компоненты климата, которые, в свою очередь, в большей или меньшей степени влияют на состояние человека и окружающей среды.

Так, полезащитное лесоразведение способствует уменьшению скорости ветра, сокращению испарения, задержанию снега, а это увеличивает влажность нижних слоев атмосферы и почвы. При осушении болот уменьшается влажность и повышается температура в окружающей среде. Водохранилища, наоборот, увеличивают количество воды в грунте и водяного пара в тропосфере, которые аккумулируют тепло, уменьшают годовую и суточную амплитуду температуры. Такое же влияние оказывает искусственное орошение.

В последние десятилетия серьезное опасение вызывает проблема потепления климата, причиной которого стал так называемый парниковый эффект.

Парниковый эффект обусловлен увеличением содержания в приземном слое атмосферы диоксида углерода (углекислого газа), метана, озона и фторхлоруглеводородных соединений технического происхождения. Все эти газы называют парниковыми. Они препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Смесь пыли и газов действует как полиэтиленовая пленка над парником: хорошо пропускает солнечный свет, идущий к поверхности Земли, но задерживает рассеиваемое Землей тепло.

Искусственный подогрев планеты связан не только с парниковым эффектом, но и с энергией, расходуемой человеком в различных сферах его деятельности. Теплота, выделяемая в результате его хозяйственной деятельности, составляет 0,02% энергии, получаемой Землей от Солнца. Но она, по мнению ученых, уже вызвала повышение температуры окружающей среды в среднем на О, 1 °С.

Если потребление энергии будет расти такими же темпами, как сейчас, через 60 лет температура в приземном слое атмосферы может заметно повыситься.

Еще один важный фактор, влияющий на процесс изменения теплового баланса в атмосфере, — изменения, происходящие в стратосфере. На высоте 15—20 км существует слой аэрозолей, который называется стратосферным слоем. Иногда вследствие природных процессов этот слой усиливается (например, при извержении вулканов выбросы из их кратеров достигают высоты 20 км). Более плотный слой аэрозоля сильнее отражает солнечный свет, что ведет к понижению температуры в нижних слоях атмосферы.

В качестве реальных мер по борьбе с изменением климата необходимо рассматривать в первую очередь повышение эффективности использования горючего, разработку и внедрение солнечных и других бестопливных источников энергии, прекращение сведения лесов, особенно тропических, организацию и поддержку мер по расширению лесонасаждений.

Разрушение озонового экрана.

Огромное значение для жизни на Земле имеет ультрафиолетовое излучение. Если бы ультрафиолетовое излучение солнечной энергии не ослаблялось атмосферой, оно было бы губительно для всего живого.

Химический состав воздуха в местах, отдаленных от промышленных центров, более или менее постоянен. Он представляет собой механическую смесь газов: 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,03% диоксида углерода. Остальные газы составляют очень незначительную величину, не более 1%. Это водород, гелий, аргон, неон, криптон, ксенон, озон и, конечно, водяные пары.

Об озоне необходимо сказать отдельно.

Слово «озон» произошло от греческого ozon— «пахнущий». Это бесцветный газ, который является сильным окислителем. Используют его для обеззараживания воды и воздуха.

Озоновый слой атмосферы предохраняет все живое на Земле от действия ультрафиолетового излучения Солнца.

Хозяйственная деятельность человека привела к появлению факторов, разрушающих озоновый слой Земли. В нем были обнаружены оксиды азота, источниками которых являются реактивная авиация, космические ракеты, азотистые удобрения, применяемые в сельском хозяйстве.

Наибольшую опасность для озонового слоя (экрана) представляет поступление в атмосферу хлорсодержащих веществ. К ним относятся в первую очередь хлорфторуглероды, так называемые фреоны. Их применяют в холодильниках, кондиционерах, тепловых насосах как хладагенты; в производстве пористых пластмасс; для очистки компьютерных микросхем; как носители в аэрозольных баллонах и стерилизующие растворы в медицине.

Почему же фреоны опасны для окружающей среды? Дело в том, что некоторые из них разрушают озоновый слой Земли и приводят к образованию в атмосфере так называемых озоновых дыр. Если их количество и размеры будут увеличиваться, то это неизбежно приведет к гибели многих живых организмов.

Слова «озоновая дыра» звучат сегодня как сигнал общепланетарной тревоги. Гипотеза о связи хлорфторуглеродов с процессом разрушения озонового экрана появилась в 1970 г. В США и некоторых других странах запретили их производство и использование, в остальных же странах выпуск продукции с содержанием фреонов продолжал расти. Осенью 1985 г. при проведении спутниковых наблюдений была обнаружена «озоновая дыра» над Южным полюсом, площадь которой равнялась примерно территории США.

В 1989 г. ученые обнаружили «озоновую дыру» и над Арктикой. В связи с этим была принята международная Конвенция об охране озонового слоя Земли. Суть конвенции заключается в том, что правительства многих стран договорились сократить производство и потребление фреоносодержащих веществ. Россия является участником этой конвенции.

Кислотные осадки.

Кислотными называют любые осадки (дожди, туманы, снег), кислотность которых выше нормальной.

В настоящее время считают, что кислотные осадки на 2/3 обусловлены выбросами диоксида серы и на 1/3— выбросами оксидов азота. Диоксид серы поступает в основном (примерно 88%) от тепловых электростанций и промышленных энергетических объектов, оставшиеся 12% образуются при производстве серной кислоты, переработке сульфидных руд. Оксиды азота поступают в атмосферу от тепловых электростанций и промышленных энергетических объектов (51%) и с выхлопными газами автомобилей (44% ); на остальные источники приходится всего около 5% .

Попадая в атмосферу, эти газы взаимодействуют с влагой, образуя кислоты. Особенно опасны выбросы диоксида серы, который растворяется в каплях атмосферной влаги, образуя раствор серной кислоты.

Дальность переноса диоксида серы обычно 300 — 400 км. Но ее обнаруживают и в осадках, выпадающих даже на удалении 1000 — 1500 км от источников выброса.

Кислотные осадки стали серьезной угрозой для существования лесов. В Германии под угрозой гибели находится не менее 20% лесов. В России площадь существенного закисления от дождей и снега достигла 46 млн га.

Кислотные осадки увеличивают кислотность почв, вредно влияют на состояние озер, рек и других водоемов. Они служат причиной гибели лесов, в первую очередь елово-пихтовых и дубовых, и разрушения плодородного слоя почвы.

Очень опасным становится подкисление океанических мелководий, ведущее к невозможности размножения многих морских беспозвоночных животных. Это грозит разрывом пищевых цепей и нарушением экологического равновесия в Мировом океане.

Ученые подсчитали, что сокращение кислотных осадков на 50% позволило бы приостановить дальнейшее подкисление окружающей среды. Поскольку большую часть кислых газов выбрасывают в атмосферу энергетические установки, необходимо сосредоточить внимание на экономии энергии, переходе с угля на другие виды топлива, содержащие меньше серы, на разработке и внедрении эффективных систем очистки газовых выбросов.

Выбросы вредных веществ.

Широкое развитие химической промышленности, увеличение объемов авиационных и автомобильных перевозок, выбросов в атмосферу неочищенных газов тепловыми электростанциями, металлургическими предприятиями, небрежное обращение с огнем в лесах, приводящее к возникновению лесных пожаров, наносят непоправимый урон среде обитания человека.

Выбросы вредных веществ чаще всего происходят в процессе горения. Основные компоненты выбросов на сегодня — твердые взвешенные частицы, диоксид серы, оксид углерода, оксид азота и углеводороды. На них приходится около 98% всех выбросов в атмосферу.

В последние годы в крупных городах России серьезными источниками загрязнения атмосферы стали автомобильный транспорт, химические, нефтеперерабатывающие и металлургические предприятия.

Для улучшения экологической обстановки в таких городах целесообразно вывести некоторые вредные производства за их границы, установить на предприятиях оборудование по очистке выбросов, а автомобили обеспечить эффективными нейтрализаторами отработанных газов. Очень важно расширять экологическое образование и просвещение населения, так как примеров экологической безграмотности очень много. Приведем только один.

Часто вдоль дорог (даже вдоль многополосных трасс федерального значения) люди устраивают свои огороды, где выращивают различные овощи, фрукты, ягоды. Выхлопы автомобилей осаждаются на расстоянии 800—900 м по обеим сторонам дорог. Исследования показывают, что на земле и в растительности на этом расстоянии содержание вредных для здоровья человека веществ превышает все гигиенические нормы. Можно ли употреблять такую растительность в пищу? Конечно, нельзя. Однако садоводческая деятельность в этих местах не уменьшается, а напротив, увеличивается.

Люди по незнанию сами сокращают себе жизнь и наносят ущерб здоровью.

Наиболее подвержена влиянию вредных компонентов атмосферного воздуха дыхательная система. Значительный ущерб наносится также сердечно-сосудистой и иммунной системам организма.

Любая деятельность человека, связанная с возможным загрязнением воздушной среды, должна соответствовать гигиеническим нормативам безопасного труда и быть строго регламентирована. Любые выбросы в атмосферу должны осуществляться только через системы очистки. Для этого необходимо наладить постоянный гигиенический контроль, так называемый мониторинг атмосферы.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Какие изменения в природе называют антропогенными и почему? Какие вы знаете формы воздействия человека на биосферу?

2. Назовите виды чрезвычайных ситуаций экологического характера.

3. Назовите источники загрязнения окружающей среды и дайте им характеристику.

4. Какие природные факторы влияют на загрязнение окружающей среды?

5. Какие функции выполняет воздух? Какие искусственные и естественные факторы загрязнения воздушной среды вы знаете? Что представляет собой воздух? Назовите основной источник загрязнения атмосферы в крупных городах.

6. Какое влияние на изменение климата оказывает хозяйственная деятельность человека?

7. Какие газы относят к парниковым? В чем заключается «парниковый эффект»?

8. Что вызывает искусственный подогрев планеты?

9. Как влияет мелкодисперсная пыль на изменение теплового баланса в атмосфере?

10. Какое значение имеет озон для биологической жизни на Земле?

11. Какие факторы влияют на разрушение озонового слоя Земли?