Анализ влияния человека на окружающую среду

В этой связи наиболее часто  упоминается теоретическая возможность  появления в коллайдере микроскопических чёрных дыр, а также теоретическая возможность образования сгустков антиматерии и магнитных монополей с последующей цепной реакцией захвата окружающей материи.

Указанные теоретические  возможности были рассмотрены специальной  группой CERN, подготовившей соответствующий  доклад, в котором все подобные опасения признаются необоснованными. Английский физик-теоретик Эдриан Кент опубликовал научную статью с критикой норм безопасности, принятых CERN, поскольку ожидаемый ущерб, то есть произведение вероятности события на число жертв, является, по его мнению, неприемлемым. Тем не менее, максимальная верхняя оценка вероятности катастрофического сценария на БАК составляет 10-31.

В качестве основных аргументов в пользу необоснованности катастрофических сценариев приводятся ссылки на то, что Земля, Луна и другие планеты  постоянно бомбардируются потоками космических частиц с гораздо  более высокими энергиями. Упоминается  также успешная работа ранее введённых  в строй ускорителей, включая  релятивистский коллайдер тяжёлых  ионов RHIC в Брукхейвене. Возможность  образования микроскопических чёрных дыр не отрицается специалистами CERN, однако при этом заявляется, что  в нашем трёхмерном пространстве такие объекты могут возникать  только при энергиях, на 16 порядков больших энергии пучков в БАК. Гипотетически микроскопические чёрные дыры могут появляться в экспериментах  на БАК в предсказаниях теорий с дополнительными пространственными  измерениями. Такие теории пока не имеют  каких-либо экспериментальных подтверждений.

Глава 2 Анализ влияния человека на окружающую среду

2.1 Человек и биосфера

Давление человека на биосферу началось задолго до наступления  этапа промышленной эволюции, ибо  целые цивилизации погибли еще  до нашей эры. Среди невозвратно  погибших цивилизаций – Средиземноморская, цивилизация Майя, цивилизация острова  Пасхи и др. Катастрофические экологические  явления в прошлом были в основном связаны не с загрязнением природной  среды, как сейчас, а с ее трансформациями. Главная из них – деградация почв, эрозия, засоление и т.д.

Вследствие антропогенной  нагрузки на биосферу возникли новые  экологические проблемы:

1.   началось потепление климата нашей планеты. В результате «парникового эффекта» температура поверхности Земли за последние 100 лет возросла на 0,5–0,6ºС. Источниками СО₂, ответственными за большую часть парникового эффекта, являются процессы сжигания угля, нефти и газа и нарушение деятельности сообществ почвенных микроорганизмов тундры, потребляющих до 40% выбрасываемого в атмосферу СО₂;
2.   значительно ускорился процесс подъема уровня Мирового океана. За последние 100 лет уровень моря поднялся на 10–12 см и сейчас этот процесс десятикратно ускорился. Это грозит затоплением обширных территорий, лежащих ниже уровня моря (Голландия, область Венеции, Санкт-Петербург, Бангладеш и др.);
3.   произошло истощение озонового слоя атмосферы Земли (озоносферы), задерживающего губительное для всего живого ультрафиолетовое излучение. Считается, что главный вклад в разрушение озоносферы вносят хлор-фтор-углероды (т. е. фреоны). Они используются в качестве хладоагентов и в баллончиках с аэрозолями. В 1996 г. была принята международная декларация, запрещающая использование наиболее опасных хлор-фтор-углеродов. При соблюдении условий декларации для полного восстановления озонового слоя потребуется не менее 100 лет и с начала XXI в. можно ожидать постепенный рост толщины «экрана» озоносферы;
4.   происходит интенсивное опустынивание и обезлесение планеты Земля. В Азии и Африке процесс опустынивания идет со скоростью 6 млн га в год. Главной причиной опустынивания является неоправданный рост поголовья скота, вытаптывающего растительный покров. В России это происходит в Калмыкии и Нижнем Поволжье. Интенсивно вырубаются леса в Бразилии и России. Сведение лесов приводит к снижению продукции кислорода, сопровождающей процесс фотосинтеза;
5.   интенсивно загрязняется Мировой океан. Загрязнение сопровождает разработку морских месторождений нефти и является результатом промышленных и коммунальных стоков в океан. Мировой океан в результате фотосинтетической деятельности одноклеточных зеленых водорослей дает 2/3 продукции кислорода, насыщающего атмосферу. Наибольшую опасность для жизни Океана как живого сообщества представляет нефтяное загрязнение. Сейчас в Океан ежегодно выливается 10 млн т нефти, углеводороды которой разрушаются микроорганизмами, превращающими нефть в углекислый газ и воду. Но защитные силы Океана не безграничны. Модельные расчеты показали, что одновременное попадание в Океан 25 млн т нефти уничтожит это уникальное живое сообщество, т. е. буквально перекроет кислород биосфере.

Поступление кислорода в  атмосферу Земли в результате фотосинтетической деятельности ежегодно составляет 240– 300 млрд т. Организмы  биосферы расходуют на дыхание 90% этого  количества, оставшиеся 10% – 24–30 млрд т расходуются промышленностью. Но с начала XXI в. промышленность при  темпах ее развития потребляет уже 57– 60 млрд т кислорода. Если не ограничить и не изменить технологию сжигания горючих ископаемых, то через 100 лет содержание кислорода в атмосфере снизится с 21 до 8%. [1, c.15]

Химические и радиационные загрязнения природы, уменьшение толщины  озонового слоя подавляют прежде всего иммунную систему живых  организмов, в том числе и человека, вызывая иммуннодефицитное состояние  организма. При заболевании СПИДом особый вирус поражает иммунную систему  человека. В результате организм теряет защиту и может погибнуть от самого простого заболевания. В отличие  от вируса СПИДа, обладающего огромной разрушительной силой, загрязнения  действуют медленно, но столь же губительно.

Одним из главных факторов, приведших к ухудшению природной  среды России, стало необоснованное развитие отраслей минерально-сырьевого  комплекса – добывающей промышленности. Численность населения России составляет менее 3% общемировой, но до последнего времени Россия производила свыше 20% мирового объема продукции горнодобывающей  промышленности, и большая часть  этого сырья экспортировалась. Структура  российской добывающей промышленности такова, что на производство ее конечной продукции расходуется менее 7% сырьевой массы, извлекаемой из недр Земли. Здесь  и терриконы вблизи угольных шахт, насыпанные прямо на плодородный  чернозем, и неполное извлечение полезных ископаемых из недр, и сжигание попутного  газа в факелах, и т.д. Так, например, для поднятия нефти из скважин  во всем мире применяется газ, а в  России из-за отсутствия соответствующего компрессорного оборудования в скважину закачивается вода. В результате из скважин берут только 30% нефти, вода смешивается с нефтью и т.д. К  тому же именно в добывающей промышленности наблюдается самый высокий уровень  травматизма среди работающих.

В структуре экспорта России кроме сырой нефти, газа и неразделанного на пиломатериалы леса имеется металл и минеральные удобрения. На мировом  рынке у России покупают и черные, и цветные металлы. Однако металлургия  – одно из самых экологически грязных  производств. Поэтому покупатели нашей  металлургической продукции предпочитают иметь грязные производства в  России, а не у себя дома. То же самое  относится к промышленности минеральных  удобрений.

В результате безудержной  техногенной агрессии средняя продолжительность  жизни в России находится в  конце четвертого десятка стран  мира, по выживаемости детей в возрасте до 1 года (по детской смертности) –  в конце пятого десятка стран (на уровне африканских стран), отставая от Индии, Бразилии и Южной Кореи. Сегодня смертность в России превышает  рождаемость в 1,7 раза. В России сложилась  беспрецедентная ситуация со смертностью  мужчин в трудоспособном возрасте от несчастных случаев, отравлений и травм. Для стран Европы, США и Японии доля умерших от этих причин составляет 5–5,5%, а в России 22–25%. В России у 40% мужчин средняя продолжительность  жизни составляет 58 лет. [2, c. 48] Столь драматическая ситуация, уже приведшая к депопуляции, когда смертность существенно возрастает, а рождаемость падает, свойственна исключительно нашей стране. Это является результатом резкого ухудшения экологической обстановки, разрушения ранее существовавших в стране систем общей профилактики заболеваний и пренебрежения к правилам и нормам безопасности жизнедеятельности.

2.2  Влияние загрязнения  окружающей среды на среду  обитания и ее компоненты

1. Атмосфера

Под действием одних содержащихся в воздухе загрязнителей (например, диоксида серы и углерода) подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и  металлы. Кроме того, может измениться облик местности, поскольку растения также чувствительны к загрязнению  воздуха.

Смог (от англ. smoke – дым и fog – туман), нарушающий нормальное состояние воздуха многих городов, возникает в результате реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и оксидами азота, находящимися в выхлопных газах автомобилей.

Россия входит в конвенцию  по SO₂ и участвует во всех процессах, способствующих снижению выбросов окислов серы в атмосферу. В основном это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы – триоксид серы – серная кислота. Используя оксиды серы как вторичное сырье, человечество для производства такого необходимого ему во многих отраслях промышленности продукта, как серная кислота, перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы.

Даже при среднем содержании оксидов серы в воздухе порядка 100 мкг на кубометр, что нередко  имеет место в городах, растения приобретают желтоватый оттенок. Отмечено, что заболевания дыхательных  путей, например, бронхиты, учащаются  при повышении уровня оксидов  серы в воздухе.

В России пока удалось решить эту проблему на большей части  европейской территории. В азиатской  части, где трудно решить вопросы  с транспортировкой серной кислоты, например, огромные массы SO₂ комбината «Норильский никель», которые выбрасывают высокие (до 100 м) трубы, достигают Канады через Северный полюс. Эта проблема в разных регионах России требует срочного решения.

Оксиды азота (NxOy). В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС и двигатели внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты – еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу.

Уровни фотохимического  загрязнения воздуха тесно связаны  с режимом движения автотранспорта. В период высокой интенсивности  движения утром и вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов  азота и углеводородов. Именно эти  соединения, вступая в реакции  друг с другом, обусловливают фотохимическое загрязнение воздуха.

Оксид углерода II (СО). Концентрация оксида углерода II в городском воздухе  больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот газ не имеет  ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его. Самый крупный источник оксида углерода в городах – автотранспорт.

Оксид углерода IV (СО₂). Влияние углекислого газа (СО₂) связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение (ИК) в диапазоне длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в лучах видимого участка спектра (от 400 до 700 нм), а отражает в виде длинноволнового ИК-излучения.

Пыль. Причины основных выбросов пыли в атмосферу – это пыльные  бури, эрозия почв, вулканы, морские  брызги. Около 15– 20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере  – дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности, производство цемента, строительство. Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура).

Кислород (О₂). Главным продуцентом кислорода на Земле служат зеленые водоросли поверхности океана (60%) и тропические леса суши (30%). Тропические леса Амазонки называют легкими планеты Земля. Ранее в литературе высказывались опасения, что возможно уменьшение количества кислорода на Земле вследствие увеличения объема сжигаемого ископаемого топлива. Но расчеты показывают, что использование всех доступных человеку залежей угля, нефти и природного газа уменьшит содержание кислорода в воздухе не более чем на 0,15% (с 20,95 до 20,80%). Другая проблема – вырубка лесов, приводящая к возникновению кислородных «паразитов» – стран, которые живут за счет чужого кислорода. Например, США за счет своих растений имеет только 45% кислорода, Швейцария – 25%. [1, c. 40]

Озон (О₃). Наиболее распространенной количественной оценкой состояния озона в атмосфере является толщина озонного слоя Х – это толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 до 5 относительных мм. Области с уменьшенным содержанием на 40–50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».

Около 90% озона находится  в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения  озонного слоя являются полеты космических  кораблей и сверхзвуковых самолетов, а также извержения вулканов и  другие природные явления.

Разрушительное действие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон было открыто  в 1974 г. американскими учеными – специалистами в области химии атмосферы Ш. Роулендом и М. Молина (в 1996 г. за открытия в этой области им присуждена Нобелевская премия). С тех пор не раз предпринимались попытки ограничить выброс ХФУ в атмосферу, и тем не менее сейчас во всем мире ежегодно производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных разрушить озонный слой.

ХФУ, часто встречающиеся  в быту и в промышленном производстве, – это пропелленты в аэрозольных  упаковках, хладоагенты (фреоны) в холодильниках  и кондиционерах. Они применяются  и при производстве вспененного  полиуретана, и при чистке электронной  техники.

Постепенно ХФУ поднимаются  в верхний слой атмосферы и  разрушают озонный слой – щит  атмосферы, спасающий от УФ-излучения. Время жизни двух самых опасных  фреонов – Ф-11 и Ф-12 – от 70 до 100 лет. Этого вполне достаточно, чтобы  в ближайшее время ощутить  на себе последствия сегодняшней  экологической неграмотности. Если, сохранятся современные темпы выброса  ХФУ в атмосферу, то в ближайшие 70 лет количество стратосферного озона  уменьшится на 90%. При этом весьма вероятно, что:

• рак кожи примет эпидемический характер;
• резко сократится количество планктона в океане;
• исчезнут многие виды животных, например, ракообразные;
• УФ-излучение неблагоприятно скажется на сельскохозяйственных культурах.

Все это нарушает равновесие во многих экосистемах Земли, из-за фотохимического смога ухудшится  общее состояние атмосферы, усилится «парниковый эффект».

Основные организации, контролирующие выбросы предприятий в атмосферный  воздух, – санитарно-эпидемиологические станции (СЭС); территориальные управления Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Государственная инспекция по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок.