Рост численности населения

На протяжении большей части человеческой истории рост чис­ленности народонаселения был малозаметен. Однако на протяже­нии XIX в. этот процесс стал набирать темпы и чрезвычайно резко ускорился в первой половине XX в. Это дало повод ана­литикам говорить о «демографическом взрыве».

Среди главных причин, вызвавших столь бурное изменение демо­графической ситуации, обращают на себя внимание прежде всего достигнутые к этому моменту успехи профилактической и излечи­вающей медицины, способствовавшие существенному снижению относительных показателей смертности населения (в том числе детской), а также рост потребности производства в рабочей силе.

Рост городов. В силу того что сельскохозяйственное производ­ство не предоставляет дополнительных рабочих мест, избыточное население сосредоточивается в городах. Рост городов происходит нередко за счет сельскохозяйственных угодий, что, в свою очередь, ведет к усилению оттока населения из сел в города.

Загрязнение среды возрастает из-за увеличения объема бытовых отходов, роста городов как наиболее мощных источников загряз­нения, интенсификации сельскохозяйственного производства. За­грязнение провоцирует рост заболеваемости, запуская механизм естественного отбора, ведущего к изменению (ухудшению) гено­фонда. Борьба с загрязнением, в свою очередь, сопряжена со зна­чительным увеличением непроизводительных расходов.

Падение уровня жизни. Основные факторы падения уровня жиз­ни связаны с ростом численности населения - многодетностью и обусловленным ею дефицитом семейного бюджета, ростом цен на землю, соответствующим удорожанием жилищного строительства, ресурсов, всех систем жизнеобеспечения, а также с ростом непро­изводительных расходов.

Изменение структуры населения. Сдвиг в пользу городского населения с ростом его численности сопровождается:

- изменением соотношения возрастных групп: омоложением населения, сопровождаемым ростом безработицы среди молоде­жи, преступности и общей социальной нестабильности;

- изменением соотношения полов в младших возрастных груп­пах: число мальчиков превышает число девочек;

- изменением соотношения полов в старших возрастных груп­пах: снижением продолжительности жизни мужчин по сравнению с женщинами; увеличением числа одиноких женщин среднего и пожилого возрастов.

Скученность. Скученность населения ускоряет процесс загряз­нения среды. Она провоцирует гормональные нарушения у чело­века, увеличивает степень конфликтности и агрессивности в семье и на производстве. Социально-психологические последствия ску­ченности - отчуждение, утрата социальной значимости личности, снижение ценности жизни, социальное безразличие и карьеризм (стремление обрести значимость любой ценой), саморазрушение (алкоголизм, наркомания, половые извращения, исключающие из репродуктивного процесса), преступность.

Ресурсный кризис

В результате взаимодействия геологических, климатических, биологических факторов верхний тонкий слой литосферы превра­тился в особую среду - почву, где происходит значительная часть обменных процессов между живой и неживой природой. Важней­шим свойством почвы является плодородие - способность обес­печивать рост и развитие растений.

Роль почвы в жизни человека чрезвычайно велика. Человек по­лучает из почвы почти все необходимое для поддержания своего существования. Почва - важнейший и незаменимый источник пи­щевых ресурсов, главное богатство, от которого зависит жизнь людей. Она является основным средством сельскохозяйственного производства и лесоводства. Почву также применяют как строи­тельный материал в различных земляных сооружениях.

В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит деградация почвы, ее загрязнение и изменение хими­ческого состава.

Значительные потери земель связаны с сельскохозяйственной деятельностью. Широкое использование удобрений, ядов для борьбы с вреди­телями и сорняками приводит к накоплению в почве несвойствен­ных ей веществ.

Значительный ущерб природным экосистемам наносит процесс урбанизации. Осушение водно-болотных угодий, изменение гидро­логического режима рек, загрязнение природных сред, возрас­тающие масштабы жилищного, промышленного строительства выводят из сельскохозяйственного оборота огромные площади плодородных земель. Новые жилые массивы, рассчитанные на сотни тысяч, часто на миллионы жителей, гигантские заводы и другие промышленные объекты занимают сотни и тысячи гекта­ров земли.

Одним из последствий усиливающейся техногенной нагрузки является интенсивное загрязнение почвенного покрова. К наиболее опасным химическим загрязнителям почв относятся свинец, ртуть и их соединения.

Значительное влияние на химический состав природной среды, и в частности почв, оказывает современное сельское хозяйство, широко использующее удобрения и пестициды для борьбы с вре­дителями, сорняками и болезнями растений. Количество веществ, вовлекаемых в круговорот в процессе сельскохозяйственной дея­тельности, измеряется величинами того же порядка, что и в про­цессе промышленного производства.

Радиоактивные элементы могут попадать в почву и накапли­ваться в ней в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при плановом или аварийном удалении жидких и твердых радиоактивных отходов промышленных предприятий или научно-исследовательских учреждений, связанных с изучением и исполь­зованием атомной энергии. Радиоактивные изотопы из почв по­падают в растения и организмы животных и человека, накаплива­ясь в тех или иных органах человека.

Крайне негативное влияние на почву оказывают некоторые от­ходы промышленного производства - газы металлургических за­водов, выхлоп автомашин, сточные воды, отходы нефтяных про­мыслов, пыль цементных заводов и пустой породы, выброшенной на поверхность в районе угольных копей и рудных месторожде­ний. Особенно интенсивным загрязнение почвы бывает в окрест­ностях металлургических и химических предприятий. В почве на­капливаются мышьяк, ртуть, фтор, свинец и другие элементы. За­грязнение почвы пылью металлов, мышьяковистой пылью в со­единении с суперфосфатом или серной кислотой действует отрав­ляюще на корневую систему растений, задерживает их рост и вы­зывает гибель. Несомненно, технология производственных про­цессов должна быть перестроена так, чтобы не было вредных от­ходов и загрязнений, попадающих в почву.

Минеральное сырье играет огромную роль в народном хозяй­стве, в первую очередь в промышленности. Полезные ископаемые дают около 75% сырья для химической промышленности, на про­дукции недр работают почти все виды транспорта, разнообразные отрасли промышленного производства.

Процесс сокращения запасов минеральных ресурсов на нашей планете будет продолжаться и дальше параллельно развитию науч­но-технического прогресса. И это несмотря на то, что в результате интенсивной геологической разведки в разных регионах мира от­крываются и будут открываться новые запасы минерального сырья. Необходимо помнить, что нефть, уголь, железная руда и другие минеральные ресурсы невозобновимы (в обозримой перспективе). Это обстоятельство вызывает необходимость охраны недр, более разумного, комплексного использования минеральных богатств.

Проблема обеспечения промышленности минеральным сырьем со всей остротой встает уже в настоящее время. Основа нехватки минеральных ресурсов в том, что человечество берет из недр Зем­ли во много раз больше, чем использует. Потери ценнейшего ми­нерального сырья происходят при его добыче, обработке и транс­портировке.

Значительны потери и при обработке сырья. При обогащении руды перед выплавкой металла вместе с нерудными минералами в отвалы выбрасывается немало концентрата, содержащего металл. Кроме того, в отвал попадает много ценных включений, которые не всегда считают выгодным извлекать из руды. Например, при обогащении руд цветных металлов потери серебра могут дости­гать 80%, цинка - 40-70%.

Потери не прекращаются и после получения готового продукта, например металла. На заводах ежегодно уходят в стружку миллионы тонн металла. Потери, возникающие при обработке минерального сырья, иногда происходят от недостаточно высокого уровня техно­логического процесса на предприятии. Однако нередки случаи бесхо­зяйственного отношения к потерям минеральных богатств.

Значительны потери и при транспортировке добытого или уже переработанного сырья. Общеизвестны потери при перевозках нефти и нефтепродуктов (утечка, аварии, использование загряз­ненных другими продуктами цистерн), каменного угля, цемента, минеральных удобрений (просыпаются в щели вагонов, выдуваются ветром на открытых платформах, теряются при разгрузках) и т.д.

Большое значение в сохранении месторождений полезных ис­копаемых имеет использование вторичного сырья, в частности металлолома. Так, 100 млн т металлолома позволяют сэкономить 200 млн т руды, 130 млн т угля, 40 млн т топлива. Среди мер охраны минерального сырья следует упомянуть его замену синтетически­ми материалами. Металлы с успехом заменяются пластмассами, и это направление сохранения сырья будет развиваться и дальше.

Позитивный эффект в охране минеральных ресурсов может быть достигнут путем повышения мощности машин и оборудова­ния при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемко­сти, энергопотреблении и снижении стоимости на единицу конеч­ного полезного продукта. Уменьшение металлоемкости и энерге­тических затрат - это одновременно и борьба за охрану недр.

Потребность в энергии - одна из основных жизненных потреб­ностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятель­ности современного сложноорганизованного человеческого обще­ства, но и для физического существования отдельного человеческо­го организма. По данным, приводимым Н.С.Работновым, для под­держания жизни человеку требуется примерно 3 тыс. килокалорий в сутки. Около десяти процентов потребной энергии человеку обеспе­чивают продукты питания, остальную - промышленная энергетика.

Ускорение темпов научно-технического прогресса и развитие материального производства сопряжены со значительным ростом затрат энергии. Поэтому развитие энергетики представляется од­ним из важнейших условий экономического роста современного общества.

Долгое время энергетической базой служило ископаемое топ­ливо, запасы которого неизменно сокращались. Поэтому в по­следнее время задача поиска новых источников энергии - одна из наиболее актуальных задач современности.

Непрерывный рост потребления энергии ставит перед челове­чеством проблему поиска новых ее источников. Сюда следует от­нести геотермальную, солнечную, ветровую и термоядерную энер­гии, гидроэнергию.

Теплоэнергетика. Основным источником энергии является тепловая энергия, получаемая от сгорания органического топлива - угля, нефти, газа, торфа, горю­чих сланцев.

Нефть, а также ее тяжелые фракции (мазут) широко использу­ются в качестве топлива. Однако перспективы применения данно­го вида топлива выглядят сомнительными по двум причинам. Во-первых, нефть ни при каких условиях не может быть отнесена к разряду «экологически чистых» источников энергии. Во-вторых, ее запасы (в том числе и неразведанные) ограничены.

Газ как топливо используется также очень широко. Запасы его хотя и велики, но тоже небезграничны. Сегодня известны способы извлечения из газа некоторых химических веществ, в том числе во­дорода, который в будущем может быть использован как универ­сальное «чистое» топливо, не дающее какого-либо загрязнения.

Уголь имеет не меньшее значение в тепловой энергетике, чем нефть и газ. Он используется так же как топливо в виде кокса, по­лучаемого в результате нагревания каменного угля без доступа воздуха до температуры 950-1050°С. В настоящее время у нас в стране разработан способ наиболее полного использования угля путем его ожижения.

Гидроэнергетика. Энергия гидроэлектростанций безвредна для окружающей среды. Однако само по себе строительство водохра­нилищ на равнинах чревато отрицательными последствиями, наиболее существенным из которых является затопление обшир­ных полезных (сельскохозяйственных и др.) земельных угодий.

Особенно остро стоит вопрос о мелководных зонах водохрани­лищ, которые при изменении уровня воды то осушаются, то затоп­ляются, что затрудняет их использование. На некоторых водохра­нилищах такие зоны занимают 40% от всей их площади. За последнее время в проектах новых равнинных водохранилищ предусматрива­ется отсечение мелководий от основного ложа водохранилища дам­бами, что сохранит значительные площади земель от затопления.

Атомная и термоядерная энергия. Долгое время решение про­блемы энергетического кризиса связывали преимущественно с развитием атомной, а в перспективе - термоядерной энергетики, последняя из которых с современной точки зрения обладает прак­тически неисчерпаемыми топливными ресурсами. Принято было считать, что одним из важнейших преимуществ атомной энерге­тики является ее «экологическая чистота». Действительно, при бла­гоприятных условиях ядерные электростанции дают значительно меньше вредных выбросов, чем электростанции, работающие на органическом топливе.

Геотермальная энергетика. Запасы тепла в глубинах земных недр практически неистощимы, и использование его с позиций охраны окружающей среды весьма перспективно. Температура скальных пород с заглублением на 1 км повышается на 13,8°С и на глубине 10 км достигает 140-150°С. Известно, что во многих районах уже на глубине 3 км температура пород достигает 100°С и больше.

В настоящее время в некоторых странах мира - России, США, Японии, Италии, Исландии и др. - используют тепло горячих ис­точников для выработки электроэнергии, отопления зданий, по­догрева теплиц и парников.

Электростанции строят в районах вулканической активности. Получаемая от них электроэнергия самая дешевая по сравнению с другими электростанциями. Однако коэффициент полезного действия геотермальных электростанций невысок из-за низкой температуры воды, поступающей из недр на поверхность.

Эксплуатация геотермальных вод требует решения вопроса сброса и захоронения отработанных минерализованных вод, по­скольку они могут оказать вредное влияние на окружающую среду.

Энергия Солнца. Этот вид энергии признается одним из наибо­лее экологически «чистых» и перспективных.

Преимущества солнечной энергии состоят в ее доступности, неисчерпаемости, отсутствии побочных, загрязняющих среду продуктов. К недостаткам следует отнести низкую плотность и прерывистость поступления на поверхность Земли, связанную с чередованием дня и ночи, зимы и лета, погодными изменениями.

В настоящее время солнечная энергия используется в ограни­ченных масштабах в жилых и других зданиях. Наиболее освоены устанавливаемые на крышах солнечные батареи, обеспечивающие дешевую горячую воду для бытовых нужд. Более 1 млн таких на­гревательных приборов установлено в России, Японии, Австра­лии и других странах.В настоящее время учеными разрабатываются пути и способы использования солнечной энергии для промышленных нужд, вплоть до создания станций в космосе. Вопрос этот очень слож­ный, и решение его возможно лишь в далекой перспективе.

Энергия ветра, морских течений и волн. Оба эти источника энер­гии «чистые», использование их не загрязняет окружающую среду. Эти источники давно начали использоваться, эксплуатация их расширяется и будет расширяться в дальнейшем. Однако пока до­ля этих источников в энергоснабжении незначительна.Необходима реализация комплексной программы использова­ния разных видов энергии, включающей в себя развитие новых технологий, не загрязняющих биосферу. При этом главные и пер­спективные направления в энергетике - это солнечная, атомная, а в отдаленной перспективе - термоядерная энергетика.

Загрязнение воздуха. В последние годы отмечается увеличение загрязнения воздуха, связанное с расширением промышленных зон, с усиленной технизацией и моторизацией нашей жизни. Вредное воздействие веществ, попадающих в воздух, может усиливаться их взаимными реакциями между собой, особыми метеоусловиями. В районах, где отмечается высокая плотность населения и одновре­менно скопление заводов и фабрик, загрязнение воздуха нараста­ет особенно быстро. В дни, когда из-за погодных условий цирку­ляция воздуха ограничена, здесь возникает смог. Смог - видимое простым глазом загрязнение атмосферы над жилыми или про­мышленными кварталами. Он образуется в результате накопления дымов от бытовых котельных, промышленных предприятий и вы­хлопных газов автомобилей и двигателей различного рода.

Особую опасность для человека представляют выхлопные газы автомобилей, в которых содержатся окислы свинца. Даже сравни­тельно небольшая концентрация свинца в выхлопных газах может оказаться вредной для здоровья, так как металл из воздуха через легкие и желудочно-кишечный тракт проникает в организм быст­рее, чем может выводиться из него. Последствия - нарушение синтеза гемоглобина, мышечная слабость вплоть до паралича, нарушение структуры и функций печени и мозга.Кислотообразующие осадки, в свою очередь, увеличивают аг­рессивность поверхностных вод (по данным морской лаборато­рии в Вудс-Холе, в средних широтах Северного полушария выпа­дает до 18 млн т азота в год), в которых увеличивается содержа­ние фтора и металлов, в том числе стронция. В выбросах, стоках и твердых отходах промышленных городов содержатся тысячи тонн свинца, цинка, меди, хрома, никеля, кадмия, молибдена, ванадия и других металлов. Значительная часть загрязнений концентриру­ется в почве и проникает в грунтовые воды, откуда попадает в ко­лодцы и водопровод. Загрязнение воздуха кислотообразующими выбросами вызывает респираторные заболевания, астматические явления, разрушает легочную ткань.

Загрязнение вод. Вода - вещество, жизненно необходимое для че­ловека, может стать для него чрезвычайно опасной. В жилых квар­талах, где нет водопровода, воду часто запасают в больших баках и бассейнах. В этих сооружениях нередко заводятся бактерии, пе­реносчики опасных болезней, в них могут случайно попасть хи­мические вещества, например удобрения. Но и там, где имеется центральное водоснабжение, не обходится без проблем. Зачастую качество воды настолько низкое, что ее употребление может стать причиной развития ряда заболеваний.

Основными факторами, вызывающими загрязнение питьевой воды, являются:

1) большое количество промышленных сбросов;

2) отравление воды веществами, загрязняющими воздух и вы­мываемыми из него дождевой водой, в итоге стекающей в водоемы;

3) просачивание в водоемы вредных веществ, употребляемых в сельском хозяйстве;

4) недостаточное развитие канализационной сети.

Воде, без которой невозможна никакая жизнь, в свою очередь, требуется жизнь. Безжизненная вода - смерть для всех нас. В водо­емах живут организмы, которым нужна определенная температу­ра и определенный состав воды. Поступление сточных вод в водо­емы приводит к повышению их эвтрофированности (накоплению питательных веществ), что может полностью лишить воду кисло­рода. В результате гибнут живые организмы, качество воды резко ухудшается.

Бытовые стоки и отходы пищевой промышленности особенно вредны из-за того, что на окисление этих веществ в водоеме ухо­дит очень много кислорода. Промышленные предприятия отрав­ляют водоемы сточными водами, которые содержат большое ко­личество ядов, в том числе тяжелые металлы, цианиды. В опреде­ленной степени водоем, принимающий стоки, может сам очи­щаться. Органические загрязнения захватываются бактериями и другими микроорганизмами. Фактор, лимитирующий разложение сточных вод, - количество содержащегося кислорода.Уже сейчас половину необходимой нам воды добывают через артезианские скважины из глубинных слоев земли. Однако и эта вода далека от идеальных требований, поскольку в ней содержит­ся повышенное количество минеральных солей, не всегда полез­ных для организма. Вода же из рек, озер и водохранилищ нужда­ется во все более дорогостоящей очистке в специальных установ­ках. В идеале вода должна быть прохладной, чистой, бесцветной, не иметь запаха и неприятного привкуса.

Рост патогенности микроорганизмов. Применение все более со­вершенных и мощных средств борьбы с болезнетворными микро­организмами часто приводит к выработке у последних со време­нем резистентности (устойчивости) к соответствующим препара­там. Становясь неуязвимыми, микроорганизмы оказываются спо­собными вызывать тяжелейшие расстройства здоровья человека. Эффект «привыкания» микроорганизмов к воздействию фарма­цевтических препаратов может приводить к вспышкам численно­сти возбудителей тех или иных заболеваний и, следовательно, к развитию эпидемий. В целях профилактики негативных последст­вий описанного выше явления ученые-фармацевты постоянно ра­ботают над созданием все более эффективных препаратов, спо­собных не только уничтожать опасные для человека микроорга­низмы, но и также подавлять их адаптивные способности.

Помимо роста патогенности микроорганизмов другим факто­ром ухудшения эпидемиологической ситуации может выступать рост численности переносчиков возбудителей заболеваний чело­века. Ими могут быть некоторые животные (собаки, крысы, белки и др.), а также насекомые (комары, вши и др.). Для борьбы с ними используются специальные препараты, действие которых, однако, не всегда приводит к однозначным результатам. Приспособившиеся животные и насекомые становились настолько устойчивыми к воздействию отравляющих веществ, что чрезвычайно трудно бы­ло найти новые препараты, позволяющие вести с ними эффектив­ную борьбу. В этих условиях резко участились случаи вспышек эпидемий заболеваний, вызванных микроорганизмами, переда­ваемых живыми переносчиками - животными или насекомыми.

Причины образования "кислотных дождей" и их следствие.

Атмосферные осадки, имеющие сильнокислую (рН менее 4) и кислую (рН менее 5) реакцию, называют кислотными дождями. Термин «кислые дожди» был введен английским химиком А. Смитом в начале 70-х годов XX века при выделении зависимости между уровнем загрязнения воздуха над городом Манчестером и кислотностью осадков. Однако полностью осознать экологические последствия кислых осадков удалось лишь в течение последнего десятилетия.

Как мы видели в разделе 1.6., в атмосферу поступает значительное количество двуокиси азота и сернистого ангидрида и показали, что двуокись азота взаимодействует с водой в присутствии кислорода и получается азотная кислота:

4NO₂ + О₂ + 2Н₂0 = 4 NO₃.

Азотная кислота действует почти на все металлы (кроме золота, платины и некоторых других), превращая их в соли. В ней растворяют серебро, медь, свинец, на которые другие кислоты не действуют. Разбавленная азотная кислота восстанавливается металлами до окиси азота.

Орнистый ангидрид хорошо растворяется в воде. При обычных температурах в 1 объем воды растворяется 20 объемов сернистого ангидрида. Часть его химически взаимодействует с водой п образуется средней силы сернистая кислота. В большинстве окислительно-восстановительных реакций сернистая кислота играет роль сильного восстановителя и окисляется до кислоты. Например:

H₂SO₃ + С1₂ + Н₂О = H₂SO₄ + 2HC1.

Даже кислородом воздуха сернистая кислота окисляется до кислоты.

Концентрированная серная кислота отнимает воду от органических веществ, например от углеводов (клетчатки, сахара, крахмала и др.). При этом органические вещества обугливаются так как от них остается только углерод в виде угля Концентрированная серная кислота осушает пропускаемые через нее газы. Металлы, стоящие в ряду активности Бекетова до водорода, вытесняют из серной кислоты водород, например:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + Н₂.

На медь, серебро, золото, платину разбавленная серная кислота не действует.

Концентрированная серная кислота действует на металлы иначе. Независимо от положения в ряду активности она растворяет почти все металлы (кроме золота и платины). При этом водород не выделяется, а получаются продукт восстановления серной кислоты, соль и вода. Например, при нагревании концентрированная серная кислота взаимодействует с медью:

Си + 2H₂SO₄ = SO, + CuSO₄ + Н₂О.

При взаимодействии серной кислоты с цинком происходя подобная реакция:

Zn + H2SO4 = SO2 + ZnSO4 + 2Н2О.

Еще более сильным окислительным действием обладает смесь одного объема концентрированной азотной кислоты с трем объемами концентрированной соляной кислоты, называемой "царской водкой". Она растворяет золото и другие металлы, не растворимые ни в азотной, ни серной кислоте взятых по отдельности.

Жидкие (в виде дождей) кислые осадки выпада преимущественно в скандинавских странах и Канаде, в cyхом виде (аэрозоли) - на Среднем Западе США, в бывшей Чехословакии. Наиболее сильно загрязнена атмосфера SO₂ в Финляндии, Люксембурге, Чехословакии, Венгрии, Канаде, Финляндии, Швеции, Норвегии, Нидерландах и Австрии загрязнение атмосферы SO₂, вследствие привноса оксидов других стран намного превышает выбросы их собственно: промышленности. Так, в 60-х годах XX века полоса от север Франции до Скандинавии кислотность характеризовалась величиной рН 4- 4,5, то в 1973 — 1975 гг. рН стала 2,7 — 3,5 Таким образом, обнаруживается тенденция увеличения уровня кислотности от кислого до сильнокислого.

Проблема кислых дождей принимает угрожающие размеры. Только в Северной Европе ежегодно поступает 30 — 60 кг серы и 15-30 кг азота на 1 га. Антропогенные и природные выбросы в атмосферу оцениваются в 100 млн. т серы в год. Под действием кислых осадков в подземных водах резко повышается содержание металлов в частности РЬ, Си, Zn, Cd, и особенно А1, который поступает через корневые системы в древесные ткани и оказывает токсическое или даже летальное действие на растения.

Кислые осадки в виде дождя, тумана, росы вызывают изменение состояния растении в зависимости от концентрации в них Н⁺, S, N. Видимые повреждения растений наблюдаются при рН2-3,6, а нарушения роста без признаков повреждений при рН 3,5 — 4. Кислотность дождевых осадков, прошедших через древесный полог, обычно снижается из-за выщелачивания кальция и магния с поверхности листьев. В результате ухудшается рост деревьев, Может наступить их гибель.

Отрицательная роль кислых дождей и тяжелых металлов усиливается при совместном действии, вызывая синергический эффект, что приводит к резкому угнетению растений.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: