Биосфера и человек. Биосфера, как область активной жизни, включающая нижний слой атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, представляет собой целостную, сложную, динамичную систему, в которой живые организмы и среда обитания, взаимодействуя между собой, органично и неразрывно связаны друг с другом. Физические условия существования биосферы и ее распространение в пространстве ограничиваются следующими абиотическими параметрами:
– температурой от – 250 до + 160 °С;
– давлением от 10–3 до 3·10+3 атм.;
– глубиной в литосфере до 2 км;
– верхней границей в атмосфере до озонового слоя.
Одно из основных условий устойчивого равновесия биосферы – относительная стабильность названных и других абиотических, биотических и антропогенных параметров. Их изменение вполне возможно, если оно не выходит за пределы лимитирующих факторов и не превышает скорости адаптации живых организмов в окружающей среде. Естественные изменения в биосфере происходили всегда, но настолько плавно, настолько медленно (некоторые из них длились миллионы лет), что живые организмы, обладая удивительным свойством приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям, успевали полностью адаптироваться к ним. Например, в атмосфере в результате фотосинтеза очень медленно накапливался кислород, послуживший активным началом зарождения и развития многообразных форм и видов жизни на нашей планете.
По мере расширения деятельности человека и увеличения ее земных масштабов стал проявляться новый вид воздействия на биосферу – антропогенный, который с ростом численности населения Земли приводит к необратимым глобальным процессам, нарушающим устойчивое состояние биосферы. Для человека биосфера – среда не только обитания, как и для всего живого, но и активной производственной и хозяйственной деятельности.
Взаимоотношения и взаимодействия человека и биосферы наряду с диалектическим единством имеют все же противоречивый характер. С одной стороны, человек – неотъемлемая часть биосферы и природы в целом, а с другой – он своими руками создает искусственную, антропогенную среду, которая вытесняет и подавляет естественные, природные экосистемы. В результате биосфера стремительно пополняется разнообразными продуктами деятельности человека, которые рано или поздно превращаются в промышленные и бытовые отходы, и окружающая среда, таким образом, подвергается техногенным загрязнениям. Необратимые техногенные загрязнения нарушают биотические и абиотические свойства биосферы и ее равновесное состояние. Корме того, они изменяют энергетический баланс биосферы, ее физико-химические свойства, и приводят к повышению уровня радиоактивного и электромагнитного излучений неестественного происхождения, опасных для всего живого.
Для наглядного представления масштабов техногенных загрязнений приведем усредненные цифры, характеризующие объемы природных ресурсов, поступающих за одни сутки в город с миллионным населением и количество производимых им отходов. В такой многолюдный город поступает 625 000 т воды, 2000 т продуктов питания, 4000 т угля, 2800 т нефти, 2700 т сжиженного природного газа, 1000 т автомобильного топлива. При этом производится 500 000 т сточной загрязненной воды, 2000 т твердых отходов и выбрасывается в атмосферу 150 т аэрозолей, 450 т оксидов углерода, 150 т диоксида серы, 100 т оксидов азота, 100 т углеводородов.
Приведенные цифры свидетельствуют об огромных масштабах техногенных загрязнений биосферы, производимых только одним городом в течение всего лишь одних суток. Если учесть, что в настоящее время в городах мира проживает более половины населения нашей планеты, то нетрудно представить гигантские масштабы загрязнения окружающей среды только в пределах урбанизированных территорий. В подтверждение приведем следующие цифры: многочисленные двигатели, тепловые агрегаты и установки, сжигающие разные виды топлива, выбрасывают ежегодно в атмосферу более 20 млрд т диоксида углерода, 200 млн т оксида углерода, 250 млн т аэрозолей, 150 млн т оксидов серы, свыше 50 млн т оксидов азота и другие загрязняющие вещества.
В состав загрязняющих веществ в разных концентрациях входят почти все химические элементы Периодической системы Менделеева и многие синтезированные соединения, которые не встречались ранее в биосфере. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота веществ, для поддержания которого достаточно весьма ограниченного числа химических элементов, необходимых для обеспечения разнообразных форм и видов жизни на Земле.
Для жизнеобеспечения одного человека ежегодно потребляются в среднем около 20 т разных видов природных ресурсов, из которых 98 % превращается в конечном итоге в различные отходы, которые распространяются в биосфере, загрязняя ее и нарушая естественные биогеохимические циклы.
Основные виды техногенных загрязнений. По характеру и степени воздействия на биосферу и природе его происхождения все техногенные загрязнения можно условно разделить на физические, химические и биологические. Кроме того, любое загрязнение оказывает отрицательное физиологическое и психологическое воздействие на человека и нарушает эстетическое восприятие окружающего мира. Например, мусор в жилых и служебных помещениях и во дворе, разрушающиеся здания, захламленные рабочие места, разрисованные дурно воспитанными «умельцами» заборы и фасады домов, заросшие бурьяном поля, оставленный мусор после «культурного» отдыха в парке, лесу и на пляже – всё это приводит к утрате красоты, привлекательности, эстетического вида и, как следствие, наводит уныние, вызывает возмущение, раздражение и ухудшает настроение любого воспитанного, здравомыслящего человека, который, следуя нравственному закону, по зову сердца всегда стремится делать добро, творить красоту и восхищаться ей...
Физические загрязнения проявляются в воздействии на биосферу техногенного шума, вибраций, теплового излучения, электрического и магнитного полей, электромагнитных волн, рентгеновского и радиоактивного излучений. Иногда все эти разновидности загрязнений называются энергетическими, поскольку они прямо или косвенно связаны с рассеянием разных видов энергии в окружающей среде.
Химические загрязнения вызывают различные отходы, состоящие из многих химических элементов, их соединений и многочисленных их производных, образующихся в окружающей среде под действием абиотических и биотических факторов. Производные вещества в ряде случаев могут оказаться более токсичными и опасными, чем исходные их составляющие. К ним относятся фтористые соединения, галогены, тяжелые металлы, углеводороды, пластмассы, пестициды, моющие средства, соединения азота и серы и др.
Широкомасштабное применение в сельском хозяйстве ядохимикатов привело к техногенному химическому загрязнению не только антропогенных экосистем, но и всей биосферы – их следы обнаруживаются за десятки тысяч километров от мест их распространения, даже в далекой Антарктиде.
Биологические загрязнения проявляются в неконтролируемом размножении различных микроорганизмов, насекомых и других чужеродных организмов, которые приводят к заражению, отравлению и гибели многих видов живых существ, что нарушает биологическое разнообразие и равновесие в окружающей среде.
Один из основных источников техногенных загрязнений – многочисленные промышленные предприятия. На любое предприятие поступают различные виды сырья, материалы, оборудование, вода, кислород, газы, топливо и энергетические ресурсы. Оно производит ту или иную полезную продукцию и вместе с ней твердые отходы, сточные воды, отработанные газы, энергетические выбросы, тепловые, пищевые и другие отходы. Энергетические выбросы приводят к механическим, тепловым, электростатическим, магнитостатическим и электромагнитным загрязнениям. Механические загрязнения включают техногенные шумы, вибрации, инфразвук, ультразвук и гиперзвук. Тепловые выбросы – источник теплового загрязнения. Электростатические и магнитостатические загрязнения производятся техническими устройствами, генерирующими сильные электрические и магнитные поля. Электромагнитное загрязнение проявляется в воздействии на окружающую среду электромагнитных волн в широком диапазоне частот, включающем промышленные частоты, радиоволны, СВЧ-волны, миллиметровые волны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения и гамма-лучи.
Промышленные предприятия и многие организации и заведения обычно содержат комбинаты питания – столовые и буфеты. Здесь, как и в быту, и в ресторанах, образуются пищевые отходы и загрязняется сточная вода после мытья продуктов и посуды. Пищевые отходы и загрязненная вода могут стать источником биологического загрязнения. Если же какое-либо предприятие специализируется на производстве продуктов питания, то в продовольственном сырье и продуктах питания при несоблюдении санитарно-гигиенических норм могут заводиться насекомые и грызуны, размножаться чужеродные бактерии и грибки, приводящие к порче сырья и готовой продукции, и распространению различных опасных заболеваний…
Во второй половине прошлого века в связи с развитием космической индустрии появился еще один вид техногенного загрязнения – космическое, при котором отходы выбрасываются не только на поверхность Земли и в атмосферу, но и в околоземное космическое пространство. Если учесть, что запуски космических аппаратов производятся мощнейшими ракетоносителями, потребляющими огромное количество топлива, и что они осуществляются довольно часто и не в одной стране, то можно легко представить гигантские масштабы космического загрязнения.
В производство космической техники вовлечено множество крупных и мелких промышленных предприятий, которые, производя конечную продукцию, потребляют огромное количество природного сырья и энергии и вместе с тем подвергают многим видам техногенных загрязнений окружающую среду. Кроме того, запуск и вывод на орбиту космического аппарата сопровождается выбросом в атмосферу большого объема различных отработанных газов. При работе орбитальных станций и космических аппаратов образуются отходы, а при корректировке их орбит включаются двигатели, сжигающие топливо и выбрасывающие продукты сгорания топлива. Отработанные ступени ракет частично сгорают в плотных слоях атмосферы и частично возвращаются на землю в виде обломков, или твердых отходов. Выработавший свой ресурс многочисленные космические аппараты и станции превращаются в бесполезный балласт, представляющий опасность для функционирующих аппаратов и станций. Некоторые из них, выходя из орбиты и приближаясь к поверхности земли, полностью или частично сгорают в плотных слоях атмосферы, загрязняя ее продуктами сгорания, содержащими многие химические элементы и их соединения, в том числе токсичные и опасные. Значительная часть таких вредных веществ рано или поздно возвращается на землю вместе с осадками, загрязняя почву и водные источники. Таким образом, гигантская космическая отрасль не только расширяет границы познания окружающего мира (чаще всего без осознанной необходимости и разумной целесообразности), но и вызывает значительные техногенные загрязнения биосферы.
Техногенные загрязнения, какого бы происхождения они не были, земного или космического, оказывают неблагоприятное воздействие на человека и живой мир в целом. Подобное воздействие человек испытывает повторно, употребляя пищу и воду, содержащую загрязняющие вредные вещества, и дыша отравленным воздухом, что неблаготворно сказывается на его здоровье.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2018.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн., 2-е изд., М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум, 2-е изд. М.: Директ-Медиа, 2022.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 4-е изд. М.: Директ-Медиа, 2021.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Русский богатырь на троне. М.: ООО «Традиция», 2019.
Карпенков С.Х. Стратегия спасения. Из бездны большевизма к великой
России. М.: ООО «Традиция», 2018.
Карпенков С.Х. К истории одного преступления // Уничтоженные как класс. М.: ООО «Традиция», 2020. С. 3 – 65.
Карпенков Степан Харланович
