Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0,01-0.1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них.
Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они: а токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе; б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт; в) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.
В некоторых случаях воздействие одни из загрязняющих веществ в комбинации с другими приводят к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия.
Статистический анализ позволил достаточно надежно установить зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний. В декабре 1930 г. в долине реки Маас (Бельгия) отмечалось сильное загрязнение воздуха в течение 3 дней; в результате сотни людей заболели, а 60 человек скончались - это более чем в 10 раз выше средней смертности.
В январе 1931 г. в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9 дней наблюдалось сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти 592 человек. Широкую известность получили случаи сильного загрязнения атмосферы Лондона, сопровождавшиеся многочисленными смертельными исходами. В 1873 г. в Лондоне было отмечено 268 непредвиденных смертей. Сильное задымление в сочетании с туманом в период с 5 по 8 декабря 1852 г. привело к гибели более 4000 жителей Большого Лондона. В январе 1956 г. около 1000 лондонцев погибли в результате продолжительного задымления. Большая часть тех, кто умер неожиданно, страдали от бронхита, эмфиземы легких или сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн. к смерти. Объясняется это тем, что СО - исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином (красными кровяными тельцами). При соединении образуется карбоксигемоглобин, повышение (сверх нормы, равной 0.4%) содержание которого в крови сопровождается:
- а) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени,
- б) нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга (при содержании 2-5%),
- в) изменениями деятельности сердца и легких (при содержании более 5%),
- г) головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью (при содержании 10-80%).
Степень воздействия оксида углерода на организм зависят не только от его концентрации, но и от времени пребывания (экспозиции) человека в загазованном СО воздухе. Так, при концентрации СО равной 10-50 млн. (нередко наблюдаемой в атмосфере площадей и улиц больших городов), при экспозиции 50-60 мин отмечаютcя нарушения, приведенные в п. "а", 8-12 ч - 6 недель - наблюдаются изменения, указанные в п.. "в". Нарушение дыхания, спазмы. Потеря сознания наблюдаются при концентрации СО, равной 200 млн., и экспозиции 1-2 ч при тяжелой работе и 3-6 ч - в покое. К счастью, образование карбоксигемоглобина в крови - процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови каждые 3-4 ч и уменьшается в два раза. Оксид углерода - очень стабильное вещество, время его жизни в атмосфере составляет 2-4 мес. При ежегодном поступлении 350 млн. т концентрация СО в атмосфере должна была бы увеличиваться примерно на 0,03 млн-1/год. Однако этого, к счастью, не наблюдается, чем мы обязаны в основном почвенным грибам, очень активно разлагающим СО (некоторую роль играет также переход СО в СО 2).
Диоксид серы (SO 2) и серный ангидрид (SO 3) в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека, живые организмы и материальные ценности SO 2 - бесцветный и негорючий газ, запах которого начинает ощущаться при его концентрации в воздухе 0,3-1,0 млн., а при концентрации свыше 3 млн. SO 2 имеет острый раздражающий запах.
Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой (раздражитель более сильный, чем SO 2) уже при среднегодовом содержании 9,04-0,09 млн. и концентрации дыма 150-200 мкг/м 3 приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней легких, а при среднесуточном содержании SO2 0,2-0,5 млн. и концентрации дыма 500-750 мкг/м 3 наблюдается резкое увеличение числа больных и смертельных исходов. При концентрации SO2 0,3-0,5 млн. в течение нескольких дней наступает хроническое поражение листьев растений (особенно шпината, салата, хлопка и люцерны), а также иголок сосны.
Некоторые химические элементы радиоактивны: их самопроизвольный распад и превращение в элементы с другими порядковыми номерами сопровождается излучением. При распаде радиоактивного вещества его масса с течением времени уменьшается. Теоретически вся масса радиоактивного элемента исчезает за бесконечно большое время. Время, по истечении которого масса уменьшается вдвое, называется периодом полураспада. Для разных радиоактивных веществ период полураспада изменяется в широких пределах: от нескольких часов (у 41 Ar он равен 2 ч) до нескольких миллиардов лет (238U - 4,5 млрд. лет).
Борьба с радиоактивным загрязнением среды может носить лишь предупредительный характер, поскольку не существует никаких способов биологического разложения и других механизмов, позволяющих нейтрализовать этот вид заражения природной среды. Наибольшую опасность представляют радиоактивные вещества с периодом полураспада от нескольких недель до нескольких лет: этого времени достаточно для проникновения таких веществ в организм растений и животных.
Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), радиоактивные вещества с продуктами питания поступают в организм человека и могут накапливаться в таком количестве, которое способно нанести вред здоровью человека.
При одинаковом уровне загрязнения среды изотопы простых элементов (14С, 32З, 45 Са, 35 S, 3Н и др.) являющиеся основными слагаемыми живого вещества (растений и животных), более опасны, чем редко встречающиеся радиоактивные вещества, слабо поглощаемые организмами.
Наиболее опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137 Сs образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием 90 Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs накапливается в мускулах, замещая калий.
Излучения радиоактивных веществ оказывают следующее воздействие на организм:
- - ослабляют облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость к инфекциям и иммунитет организма;
- - уменьшают продолжительность жизни, сокращают показатели естественного прироста из-за временной или полной стерилизации;
- - различными способами поражают гены, последствия которого проявляются во втором или третьем поколениях;
- - оказывают кумулятивное (накапливающееся) воздействие, вызывая необратимые эффекты.
Тяжесть последствий облучения зависит от количества поглощенной организмом энергии (радиации), излученной радиоактивным веществом. Единицей этой энергии служит 1 ряд - это доза облучения, при которой 1 г живого вещества поглощает 10-5 Дж энергии.
Установлено, что при дозе, превышающей 1000 рад, человек погибает; при дозе 7000 и 200 рад смертельный исход отмечается в 90 и 10% случаев соответственно; в случае дозы 100 рад человек выживает, однако значительно возрастает вероятность заболевания раком, а также вероятность полной стерилизации.
Наибольшее загрязнение радиоактивным распадом вызвали взрывы атомных и водородных бомб, испытание которых особенно широко проводилось в 1954-1962 гг. К 1963 г., когда был подписан Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой, в атмосфере уже находились продукты взрыва общей мощностью свыше 170 Мт (это примерно мощность взрыва 85000 бомб, подобных сброшенной на Хиросиму).
Второй источник радиоактивных примесей - атомная промышленность. Примеси поступают в окружающую среду при добыче и обогащении ископаемого сырья, использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках.
Наиболее серьезное загрязнение среды связано с работой заводов по обогащению и переработке атомного сырья. Большая часть радиоактивных примесей содержится в сточных водах. Которые собираются и хранятся в герметичных сосудах. Однако 85Кr, 133 Хе и часть 131 I попадают в атмосферу из испарителей, используемых для уплотнения радиоактивных отходов.
Тритий и часть продуктов распада (90S r, 137 Cs, 106 Ru, 131 I) сбрасываются в реки и моря, вместе с малоактивными жидкостями (небольшой завод по производству атомного горючего ежегодно сбрасывает от 500 до 1500 т воды, зараженной этими изотопами). Согласно имеющимся оценкам, к 2000 г. ежегодное количество отходов атомной промышленности в США достигнет 4250 т (что эквивалентно массе отходов, которые могла бы образоваться при взрыве 8 млн. бомб типа сброшенной на Хиросиму). Для дезактивации радиоактивных отходов до их полной безопасности необходимо время, равное премерно20 периодам полураспада (это около 640 лет для 137 Сs и490 тыс. лет для 239 Ru). Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых хранятся отходы, в течение столь длительных интервалов времени.
Таким образом, хранение отходов атомной энергетики представляется наиболее острой проблемой охраны среды от радиоактивного заражения. Теоретически, правда, возможно, создать атомные электростанции с практически нулевым выбросом радиоактивных примесей. Но в этом случае производство энергии на атомной станции оказывается существенно дороже, чем на тепловой электростанции.
Поскольку производство энергии, основанное на ископаемом топливе (уголь, нефть, газ, также сопровождается загрязнением среды, а запасы самого ископаемого топлива ограничены, большинство исследователей, занимающихся проблемами энергетики и охраны среды пришли к выводу: атомная энергетика способна не только удовлетворять все возрастающие потребности общества в энергии, но и обеспечить охрану природной среды и человека лучше, чем это может быть осуществлено при производстве такого же количества энергии на основе химических источников (сжигания углеводородов).
При этом особое внимание следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного загрязнения среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности обеспечить независимость органов по контролю за выбросами от ведомств, ответственных за производство атомной энергии.
Установлены предельно допустимые дозы ионизирующей радиации, основанные на следующем требовании: доза не должна превышать удвоенного среднего значения дозы облучения, которому человек подвергается в естественных условиях. При этом предполагается, что люди хорошо приспособились к естественной радиоактивности среды. Более того, известны группы людей, живущих в районах с высокой радиоактивностью, значительно превышающей среднюю по земному шару (так в одном из районов Бразилии жители за год получают около 1600 мрад, что в 10-20 раз больше обычной дозы облучения). В среднем доза ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем планеты, колеблется между 50 и 200 мрад, причем на долю естественной радиоактивности (космические лучи) приходится около 25 млрд. радиоактивности горных пород - примерно 50-15- мрад. Следует также учитывать те дозы, которые получает человек от искусственных источников облучения. В Великобритании, например, ежегодно при рентгеноскопических обследованиях человек получает около 100 мрад. Излучений телевизора - примерно 10 мрад. Отходов атомной промышленности и радиоактивных осадков - около 3 мрад.
ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ АВТОТРАНСПОРТТА
Существует два главных направления совершенствования современных транспортных энергетических установок:
Рациональное использование топлива;
Снижение вредного воздействия транспортных средств на окружающую среду.
Баланс относительных приведенных выбросов ДВС по отдельным компонентам: СО- 5%; сажа- 2%; СНх- 1%; SO2- 8%; NOx- 70%; свинец- 14%.
Отрицательные экологические последствия автомобилизации:
Загрязнение окружающей среды: ингредиентное®воздух, вода, почва.
Загрязнение окружающей среды: параметрическое®шум, тепло, электромагнитное излучение; вибрация.
Загрязнение окружающей среды, связанное с потреблением ресурсов, затратами труда, сокращением мест обитания, гибелью живых организмов.
Безвредность автомобиля может быть обеспечена безопасностью движения, снижением шума от автотранспортных средств, снижением загрязняющих окружающую среду ингредиентов.
Безопасность движения- это тормозные механизмы, параметры которых характеризуют устойчивость, управляемость автомобиля. Это обзорность, эффективность сигнализации, подголовники, ремни безопасности, энергопоглощающая рулевая колонка, травмобезопасные детали кузова.
Снижение шума- это бесшумность двигателя, коробки передач, главной передачи, тормозных механизмов шин, плотность соединений кузова, стабильность и бесшумность в процессе эксплуатации автомобиля.
Снижение загрязняющих окружающую среду ингредиентов. Полнота сгорания топлива в ДВС, при всех режимах работы, отсутствие отравляющих компонен6тов в отработавших газах (ОГ), наличие и действие нейтрализаторов ОГ, предотвращение попадания картерных газов в атмосферу. В конечном итоге представленные мероприятия есть эксплуатационное качество автомобиля и его безопасность.
АВТОМОБИЛЬ ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Вредные и токсичные вещества, содержащиеся в ОГ автомобильных двигателей, могут не претерпевать каких-либо изменений в атмосфере в течение длительного времени и переноситься на значительные расстояния. Кроме того, первичные загрязнители в атмосфере при соответствующих условиях могут взаимодействовать друг с другом, образуя новые токсичные или вредные вещества, например, сульфаты, нитраты, озон, кислоты, фотооксиданты и др.
Оксиды серы и азота, находясь в атмосферном воздухе до 2-5 суток и перемещаясь с потоком воздуха на расстояние 1000 км, могут превращаться в кислоты:
SO2+NO®SO3(H2O)®H2SO3.
H2SO3+ O2® SO3+HO2·.
H2SO3+OH·® H2SO4.
NO+ O3® NO2+O2.
К основным загрязнителям атмосферы относятся сернистый газ, взвешенные частицы, СО, СО2, NOx, фотоокислители и реакционноспособные углеводороды, свинец, ртуть, кадмий, хлорированные органические соединения, нефтепродукты, микротоксины, аммиак, фреоны, металлы, радиоактивные вещества и т. д.
Наиболее токсичны из химических веществ: ртуть, мышьяк, свинец, цинк, кадмий, сернистые вещества, углеводороды (полициклические ароматические углеводороды-ПАУ). Заражая воздух и воду, они вызывают отравления, расстройство нервной системы, нарушение обмена, онкологические заболевания. Заболевания людей вызываются также повышенным уровнем шума, вибрацией, электромагнитным излучением.
Вредное воздействие для растений и животных также связаны с загрязнением природной среды токсичными веществами: газами (Н2S, HF, O3, NO2, Cl2), аэрозолями (HCl, H2SO4), тяжелыми металлами, неорганическими солями, нефтепродуктами.
Нефтепродукты являются причиной гибели микроорганизмов и фитопланктона в водоемах, отрицательно влияют на морфологические и физиологические функции растений, взывая их заболевания (хлорозы, некрозы), недостаток или избыток отдельных химических элементов в почве и в воде.
Живые организмы чутко реагируют на любые изменения в окружающей среде. Содержащиеся в ОГ СО2, а также и тепло энергоустановок способствуют образованию парникового эффекта- потепление климата в глобальном масштабе.
ИСТОЧНИКИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Основным источником загрязнения воздуха в настоящее время являются двигатели с искровым зажиганием. Однако, уменьшение токсичности автомобильных дизелей также заслуживает серьезного внимания.
ИСТОЧНИКИ ОБРАЗОВАНИЯ ВРЕДНЫХ И ТОКСИЧНЫХ ВЫБРОСОВ
В любой энергоустановке (двигателе) загрязняющие выбросы образуются при сгорании топлива. Жидкое топливо для ДВС содержит достаточное количество элементов С, Н и большое количество О, N, S. Воздух же содержит N2- 78.03%; О2- 20.99%; СО2- 0.03%; инертные газы- 0.04%.
Для обеспечения процесса сгорания в ДВС подается рабочая смесь, состоящая из одной части топлива и 15 частей воздуха. Поэтому вредные и токсичные компоненты образуются в ОГ как результат сгорания рабочей смеси.
Всего в составе ОГ автомобильных ДВС содержится около 280 компонентов, которые по химическим свойствам и характеру воздействия на биосферу разделяются на нетоксичные (Н2О, Н2, О2, N2), вредные- СО2 и токсичные (СО, NOx, СНх, SO2, H2S, альдегиды, сажа, и др.).
К основным источникам образования вредных и токсичных выбросов относятся картерные газы, пары топлива, топливный бак.
Пары топлива (СхНy)- испарения топлива, которые попадают в атмосферу из топливных баков, элементов системы питания двигателей: стыков, шлангов и т. д. Состоят из углеводородов. Из-за большой вязкости дизельного топлива дизели выбрасывают меньше паров углеводородов. Здесь же также и пары горючесмазочных материалов (ГСМ) и специальных жидкостей- утечка масла, испарение антифризов.
Картерные газы- это смесь газов, проникающих через неплотности поршневых колец из камеры сгорания в картер, и паров масла, находящихся в картере, а затем попадающих в окружающую среду. Смесь этих газов сильно раздражает слизистую оболочку системы дыхания.
Отработанные газы (СО, СНх, NOx, сажа, и др.)- представляют собой смесь газообразных продуктов полного (неполного) сгорания топлива, избыточного воздуха и различных микропримесей (газообразных, жидких и твердых частиц, поступающих из цилиндров двигателя в его выпускную систему).
Обобщая данные таблиц можно сделать вывод, что бензиновый двигатель выбрасывает СО приблизительно в 7 раз больше чем дизель, и альдегидов примерно в 3 раза больше дизельного двигателя. Выбросы остальных компонентов этих двигателей почти одинаковы. Однако дизель выбрасывает больше (примерно в 10-15 раз)SO2.
СОДРЖАНИЕ ВРЕДНЫХ И ТОКСИЧНЫХ ВЫБРОСОВ, ИХ ДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Вредные и токсичные выбросы условно делят на регламентированные и нерегламентированные. Действуют они на организм человека по разному. Токсичные выбросы: СО, NOx, CHx, RxCHO, SO3, сажа, дым.
СО- оксид углерода- это газ без цвета и запаха, более легкий, чем воздух. Образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода в стенке, плохого распыления топлива и диссоциации СО2 на СО и О2 при высоких температурах.
С+1/2СО2=СО.
Во время работы дизеля концентрация СО незначительна (0.1-0.2%). У бензинового двигателя при работе на холостом ходу и малых нагрузках содержание СО достигает 5-8% (из-за работы на обогащенных смесях?).
СО вызывает нарушение нервной системы головную боль, похудение, рвоту. Это происходит потому, что СО изменяет состав крови и уменьшает образование гемоглобина, мешает процессу насыщения кислорода в организме. Гемоглобин, соединившийся с оксидом углерода, называется карбоксигемоглобином. Гемоглобин, связанный с кислородом, называется оксигемоглобином.
У людей с повышенным содержанием карбоксигемоглобина наблюдаются два важных симптома. Это снижение способности воспринимать сигналы, поступающие из внешней среды и нарушения процессов мышления.
NOx (оксиды азота)- все оксиды азота физиологически активны, относятся к третьему классу опасности. ПДК (в пересчете на NO2)- 5 мг/м3.
N2- инертный газ, активно реагирует с кислородом при высоких температурах. Выброс NOx с ОГ зависит от температуры среды. Чем больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и соответственно увеличивается выброс оксидов азота. Температура в зоне горения (камера сгорания) во многом зависит от состава смеси. Слишком обедненная или обогащенная смесь при горении выделяет меньше теплоты. Процесс сгорания замедляется и сопровождается большими потерями теплоты в стенке, т. е. в таких условиях выделяется меньше количество NOx, а выбросы растут, когда состав смеси близок к стехиометрическому. Для дизельных двигателей состав NOx зависит от угла впрыска топлива и времени задержки самовоспламенения.
Оксиды азота раздражают слизистую оболочку глаз и носа, разрушают легкие. В дыхательных путях оксиды азота реагируют с влагой. Оксиды азота разрушают озоновый слой.
Считается, что токсичность NOx больше в 10 раз токсичности СО.
Углеводороды (СхНy)- условно это этан, метан и др. ОГ содержат 200 разных углеводородов.
В дизельных двигателях СхНy образуются в камере сгорания из-за низкой гомогенности смеси, т. е. в случаях богатой смеси, где пламя гаснет, где слабая турбулентность воздуха, низкая температура, плохое распыление.
СхНy имеют неприятный запах, СхНy в виде паров (бензина)также токсичны.
ДВС выбрасывают большое количество СхНy, когда работает в режиме холостого хода из-за плохой турбулентности и уменьшении скорости сгорания.
СхНy раздражают глаза, нос и очень вредны для флоры и фауны. Предельные углеводороды оказывают на организм человека наркотическое действие.
Непредельные углеводороды. Олефины вызывают слезотечение, кашель, вызывают нарушения в функционировании нервной системы. Вступая в реакцию с оксидами азота, под действием солнечного света, они образуют биологически активные вещества, которые вызывают раздражение органов дыхания, а также наносят ущерб растительному и животному миру.
Полициклические ароматические углеводороды. ПАУ по степени канцерогенности делят на 4 группы:
Сильные канцирогены- это бенз-a-пирен, дибенз-a-пирен;
Канцерогены средней силы- бенз-a-флуоратен;
Не канцерогены- коронен, пирен.
ПАУ постепенно накапливаясь в организме человека до критических концентраций, стимулируют образование злокачественных опухолей.
Альдегиды. Органические соединения с общей химической формулой RxCHO, содержащие в молекуле карбонильную группу, смвязанную с атомо углерода и углеводородным радикалом (R=CH3·, C2H5· и др.). Из альдегидов в ОГ в основном присутствуют формальдегиды и акролеин. Альдегиды образуются, когда топливо сжигается при низких температурах или смесь очень бедная, а также в результате окисления тонкого слоя масла на стенке цилиндра.
Формальдегид- бесцветный газ с резким и неприятным запахом, раздражает глаза и верхние дыхательные пути, поражает центральную нервную систему.
Акролеин. Бесцветная легко летучая жидкость, также обладающая сильным раздражающим действием.
Дым. Непрозрачный газ, дым может быть белым, синим, черным. Белый и синий дым- это смесь топлива в виде капель с микроскопическим количеством пара; образуется из-за неполного сгорания и последующей конденсации топлива.
Белый дым образуется, когда двигатель находится в холостом состоянии, После прогрева двигателя белый цвет исчезает. Отличие белого дыма от синего определяется размером кали топлива. Размер частиц синего дыма 0.001-0.1 мкм, белого- больше 0.1 мкм до 100 мкм. При этом белый дым образуется в интервале температур двигателя 100-3000С, а синий в интервале 300-7000С. Синий цвет дыма характерен и для дыма от масла.
Сажа (черный дым). Представляет собой бесформенное тело без кристаллической решетки. В ОГ дизельного двигателя сажа- это частицы (дисперсные частицы) размером 0.3-100 мкм. Образование сажи зависит от температуры, давления в камере сгорания, типа топлива, отношения топливо-воздух.
Сажа, попадая в дыхательные пути, вызывает хронические заболевания, загрязняет воздух, ухудшает видимость и адсорбирует на своей поверхности сильнейшие канцерогенные вещества, например, бенз-a-пирен.
PbхOy (оксиды свинца). В настоящее время этилированный бензин, являющийся основным поставщиком загрязнителей в виде оксидов свинца, не используется как топливо. Однако содержание свинца по ГОСТ 2002 года в бензине составляет 0.005 г/дм3. Поэтому в процессе длительного применения такого топлива образуются свинцовосодержащие соединения. Оксиды свинца накапливаются в организме человека, попадая в него через животную и растительную пищу, питьевую воду. Аэрозольные соединения, содержащие свинец, вызывают также как и оксиды свинца отравление органов, нарушают функции нервно-мышечных систем, головного мозга. Свинец плохо выводится из организма, накапливаясь в нем до опасных для здоровья и жизни человека концентраций. Соединения свинца аккумулируются в растениях.
Фотохимическое загрязнение воздуха. Для светохимических реакций требуется световая энергия. Некоторые загрязнители- оксиды азота и углеводороды вступают в фотохимические реакции. В результате таких реакций образуются новые загрязнители воздуха- озон, альдегиды, а также весьма специфические органические соединения. Уровни фотохимического загрязнения воздуха тесно связаны с режимом движения транспорта утром и вечером. Отмечаются пики выбросов в эти время суток именно оксидов азота и углеводородов. Именно эти соединения, вступая в реакцию друг с другом, обуславливают фотохимическое загрязнение воздуха. Образуются пероксиацилнитраты (ПАН). Озон вступает в реакцию с углеводородами- образуется альдегид.
SO2- (оксид серы). Образуется во время работы двигателя из топлива., получаемого из сернистой нефти (особенно в дизелях). Эти выбросы раздражают глаза, органы дыхания. Высокая концентрация SO2 и ее производных вызывает серьезные повреждения растительности, многие материалы под действием капелек серной кислоты разрушаются. Репером воздействия серной кислоты на растительность является красновато-коричневый цвет листьев и хвои и опадание листвы и хвои.
ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТА НА ФЛОРУ И ФАУНУ
Загрязнение окружающей среды токсичными компонентами ОГ приводит к большим экономическим потерям в хозяйстве, т. к. токсичные вещества вызывают нарушения в росте растений, что приводит к снижению урожаев и потерям в животноводстве.
Также существуют проблемы загрязнения почвы автоотходами.
ВЫБРОС ТОКСИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ АВТОМОБИЛЕЙ В ТРАНСПОРТНОМ ПОТОКЕ
Расход топлива и выброс токсичных компонентов. Совершенство конструкции автомобилей оценивается комплексом эксплуатационных свойств, среди которых одним из важнейших является топливная экономичность. Под топливной экономичностью автомобиля понимается его свойств использовать минимально возможное количество топлива при выполнении транспортной работы.
Показатели топливной экономичности регламентированы ГОСТами. Их перечень включает контрольный расход топлива, топливную характеристику транспортного средства при установившемся режиме, расход топлива в магистральном и городском циклах на дорогах, в городском цикле на стендах с беговыми барабанами, а также топливо-скоростную характеристику на магистрально-холмистой дороге.
Общий расход топлива Q обуславливается потерями энергии в двигателе (Qдвиг) и трансмиссии (Qтр), а также общим сопротивлением движению, которое складывается из сопротивления качению (Qf), аэродинамического сопротивления (Qw), сопротивления сил энергии (Qa) и сопротивления подъему (Qi).
Топливный баланс:
Q= Qдвиг+ Qтр+ Qf+ Qw+ Qi+ Qa.
При движении автомобиля малого класса по горизонтальному участку дороги со скорость 60 км/час удельный вес составляющих распределяется следующим образом: Qдвиг=65%; Qтр=9%; Qf=16%; Qw=10%.
В качестве измерителя эксплуатационного расхода топлива q используют отношение общего расхода Q топлива к пройденному пути S:
На рисунке показаны зависимости эксплуатационного расхода топлива легковым автомобилем среднего класса на городской магистрали и участке загородной дороги от скорости сообщения v=S/t (t- время движения транспортного средства).
Кривая 1 представляет собой расход топлива в зависимости от установившейся скорости, а заштрихованная зона соответствует расходу топлива при движении с экономичной скоростью.
В условиях города автомобиль движется в основном в режимах разгона и замедления, причем сочетание этих фаз может быть самым разнообразным. Все это делает невозможным движение в городских условиях с экономичными скоростями и приводит к дополнительному расходу топлива (зона меду кривыми 1 и 2).
Рассмотрим движение двух автомобилей по участку городской магистрали в свободных условиях. Пусть первый автомобиль преодолел участок со скоростью 60 км/ч практически беспрепятственно. Расход топлива первым авто составляет:
где qL- удельный расход топлива, л/км; l- протяженность участка, км.
Расход топлива вторым автомобилем Q2 будет складываться из расхода топлива на разгон Qр, на торможение Qт, на холостой ход Qхх и на движение с относительно постоянной скоростью Qv:
Q2= Qр+ Qт+ Qхх+ Qv.
Расход топлива Q2* равен:
где D0- дополнительный расход топлива, связанный с остановками автомобиля, л.
Расход D0 будет определяться числом остановок О и временем работы на холостом ходу tхх:
D0= q0∙О+ qхх∙tхх,
где q0- дополнительный расход топлива на остановку, л/ч; qхх- расход топлива на холостом ходу, л/ч.
Расход топлива q0 зависит от интенсивности и конечной скорости разгона Vр. Помимо скорости разгона на дополнительный расход топлива на остановку влияет номер автомобиля в очереди и ее состав.
Увеличение расхода топлива i-тым автомобилем учитывается коэффициентом очередности Коч.
Неравномерность скоростного режима для магистрали непрерывного движения оценивается с достаточной точностью параметрами транспортного потока, т. е. параметрами конечной скорости разгона, коэффициентом очередности, а также коэффициентом задержки.
Однако данный параметр применительно к городской магистрали неточен. Поэтому введен еще и параметр градиента скорости. Градиент скорости Ivотражает относительную долю неустановившихся режимов движения за единицу времени. Кроме того, Iv характеризует уровень транспортной загрузки, загрязнение атмосферы токсичными компонентами ОГ, расход топлива.
В свободных условиях движения значения градиента скорости малы, а скорость наибольшая. С увеличением уровня загрузки возрастает взаимное влияние автомобилей, водители которых вынуждены постоянно реагировать на изменение дорожной ситуации, растет неравномерность движения- скорость падает. Это приводит к повышению показателей удельного расхода. Вычисление градиента скорости возможно по пространсвенно-временной характеристике режима движения с использованием метода «плавающего» автомобиля.
На рисунке представлена зависимость изменения расхода топлива при непрерывном движении от градиента скорости.
Для всех типов автомобилей повышение плотности движения приводит к росту градиента скоростей.
Значения удельных расходов топлива в зависимости от состояния транспортного потока приведены в таблице.
Дополнительный расход топлива в зоне перекрестка потоком автомобилей в значительной степени определяется длительностью цикла светофорного регулирования.
Довольно широкий диапазон изменения расхода топлива объясняется многообразием условий движения в городах, поэтому в каждом конкретном случае оценить эффективность определенного мероприятия можно, если учесть все параметры транспортного потока.
Снижение расхода топлива и, следовательно, вредных выбросов от автотранспортных средств достигается:
Сокращением числа пересечений транспортных и пешеходных потоков.
Снижением уровня загрузки магистралей.
Оптимизацией состава транспортного потока.
Оптимизацией скоростного режима.
Оптимизацией цикла регулирования.
Внедрением АСУД.
Натурные обследования загрязнения воздуха автомагистралей. Эти обследования необходимы для оценки существующего состояния в системе управления дорожным движением, состояния окружающей среды, обоснования мероприятий по их улучшению, корректировки параметров управления транспортными потоками и организации их движения, разработки объемов и очередности реконструкции магистралей.
Предварительные наблюдения проводят, используя предвижные лаборатории, которые за час работы осуществляют 2-3 замера в разных (но близкорасположенных) пунктах маршрута. Применяют комбинированные способы, т. е. характеристики транспортного потока определяют на всех интересующих участках. Загрязнение воздуха измеряют в конкретных точках только на части из них. В остальных точках значения концентраций вредных примесей определяют методом расчета. Место отбора проб воздуха на перегоне выбирают на краю проезжей части (на уровне бордюра). При отборе проб воздуха в емкости учетчик находятся на газоне или тротуаре. При использовании передвижной лаборатории автомобиль ставят на газон. Точка наблюдения (отбора проб воздуха) должна располагаться не ближе 30 м от пешеходного перехода, автомобильных стоянок, остановок общественного транспорта. Нельзя определять загрязнение атмосферного воздуха вредными компонентами ОГ автомобилей во время выпадения осадков- дождя или снега, а также при тумане или метели.
Для определения концентраций загрязняющих веществ используют лабораторные и экспресс-методы. Экспресс-методы основаны на прокачивании воздуха через индикаторные трубки с помощью ручного аспиратора. Лабораторные методы подразделяются на два вида: определение концентраций примесей непосредственно на месте наблюдения и отбор воздуха в емкости с последующим анализом проб в лаборатории.
Определение выброса вредных веществ транспортными потоками. Автомобиль загрязняет воздух веществами, которые выбрасываются с отработавшими и картерными газами, попадают в атмосферу в результате сгорания и испарения топлива. При этом основная масса вредных выбросов приходится на ОГ. Биологически активные- это СО, NOx, CxHy, альдегиды, дым, сажа, углеводородные соединения канцерогенной группы.
В таблице приведены характеристики работы двигателя автомобиля и показатели токсичности в цикле городского движения.
Наиболее неблагоприятными с позиций токсичной характеристики двигателя являются режимы разгона, замедления и холостого хода.
Для экологической оценки автомобильных двигателей как источника загрязнения используют показатели, учитывающие состав и количество ОГ, а также энергетические показатели автотранспортных средств.
Количество компонента, выделяемого двигателем в единицу времени (г/ч) рассчитывается по формуле:
где Ci- концентрация рассматриваемого токсичного компонента, г/м3;
Qoi- объемный расход ОГ, м3/ч.
ЗАЩИТА ОТ НЕГАТИВНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ АВТОМОБИЛЯ
Шум автомобиля и транспортного потока. В таблице приведены источники городского шума.
Преобразование энергии в любой машине, в том числе и движущемся автомобиле, связано с ее рассеиванием в окружающем пространстве. Одним из каналов такого рассеивания являются звуковые волны. Они представляют собой колебательное движение частиц упругой среды, возникающее в результате колебания поверхности излучателя или какого-либо аэродинамического процесса. Источником шума в движущемся автомобиле являются поверхности силового агрегата двигателя, системы впуска и выпуска, поверхности агрегатов трансмиссии. Шум возникает также при взаимодействии кузова автомобиля с потоком воздуха при движении, взаимодействии шин с покрытием дороги, колебании элементов подвески и кузова от возмущений дроги и др. В таблице представлено распространение звуковой энергии автомобиля от его различных частей.
Человек способен воспринимать колебания звука в воздушной среде в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц.
Транспортный шум является одним из наиболее опасных параметров загрязнений окружающей среды.
Пространство, в котором существует и распространяется звуковая волна, является звуковым полем. Изменение физического состояния среды в звуковом поле, обусловленное наличием звуковых волн, характеризуется звуковым давлением (р), т. е. разностью между значением полного давления и средним давлением, которое обычно наблюдается в воздушной среде при отсутствии звуковых волн. Единицей измерения давления является Паскаль П=1 Н/м2.
Звуковые колебания характеризуются частотой f, которая определяется через скорость распространения звука С и длину волны l. В изотропных средах длина волны связана с частотой и скорость звука зависимостью:
С=343.1 м/с при 200С.
Значения звукового давления, интенсивности звука и звуковой мощности изменяются в очень широких пределах. Так, звуковое давление самого тихого звука, который может воспринять человек, составляет 2×10-5 Н/м2, а верхний предел может достигать 2×104 Н/м2. Для такого широкого диапазона целесообразно использовать относительные единицы, выраженные в логарифмических единицах децибелах (дБ). За единицу сравнения для звукового давления принято пороговое звуковое давление, равное 2×10-5 Н/м2.
Уровень интенсивности звука:
Где I0- пороговая интенсивность звука на частоте f=1000 Гц, которая соответствует пороговому звуковому давлению р0=2×10-5 Н/м2. Множитель 10 применяется, чтобы получить более мелкие единицы измерения шума- десятые доли бела.
Весь спектр шума поделен на отдельные участки- октавы. Октав- это полоса частот, в которой конечная частота в 2 раза больше начальной: fк=2 fн.
В гигиене труда принято рассматривать восемь октав со среднегеометрическими с частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.
Шум автомобиля является широкополосным шумом. Для оценки воздействия на человека такого шума применяются частотные корректировки, характеристики которых обозначаются буквами А, В, С. Характеристика А, соответствующая частотам выше 600 Гц, приближает измерение шума к восприятию звука человеком.
На рисунке представлена зависимость уровня шума от скорости легкового автомобиля на 1 передаче (1), на 2 передаче (2), на 3 передаче (3) и на 4 передаче (4).
В соответствии с природоохранительным законодательством нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. При этом под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.
Определенная таким образом цель подразумевает наложение граничных условий (нормативов) как на само воздействие, так и на факторы среды, отражающие и воздействие, и отклики экосистем. Принцип антропоцентризма верен и в отношении истории развития нормирования: значительно ранее прочих были установлены нормативы приемлемых для человека условий среды (прежде всего, производственной). Тем самым было положено начало работам в области санитарно-гигиенического нормирования. Однако человек не самый чувствительный из биологических видов, и принцип «Защищен человек - защищены и экосистемы», вообще говоря, неверен.
Ускоряющееся снижение биоразнообразия -- исчезновение популяций и видов, экосистем, исторически сложившихся ландшафтов -- ведет к опасному ослаблению жизнеобеспечивающих функций живой природы, ограничению возможностей развития страны в интересах настоящего и будущего поколений.
Антропогенные воздействия на главнейшие компоненты биотических сообществ рассмотрим в следующем порядке: растительный мир (леса и другие сообщества), животный мир. Леса - важная составная часть окружающей среды. Как экологическая система лес выполняет различные функции и одновременно является незаменимым природным ресурсом. Многочисленные исследования как у нас в стране, так и за рубежом подтвердили исключительное значение лесов в сохранении экологического равновесия в природной среде. По мнению специалистов, значение средозащитной функции леса, т.е. сохранность генофонда флоры и фауны, на порядок выше их экономического значения как источника сырья и продуктов. Влияние лесов на окружающую среду исключительно многообразно. Оно проявляется, в частности, в том, что леса: - являются основным поставщиком кислорода на планете; - непосредственно влияют на водный режим как на занятых ими, так и на прилегающих территориях и регулируют баланс воды; - снижают отрицательное воздействие засух и суховеев, сдерживают движение подвижных песков; - смягчая климат, способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур; - поглощают и преобразуют часть атмосферных химических загрязнений; - защищают почвы от водной и ветровой эрозии, селей, оползней, разрушения берегов и других неблагоприятных геологических процессов; - создают нормальные санитарно - гигиенические условия, благотворно влияют на психику человека, имеют огромное рекреационное значение.
Воздействие человека на леса и вообще на весь растительный мир может быть прямым и косвенным. К прямому воздействию относятся: 1) сплошная вырубка лесов; 2) лесные пожары и выжигание растительности; 3) уничтожение лесов и растительности при создании хозяйственной инфраструктуры (затопление при создании водохранилищ, уничтожение вблизи карьеров, промышленных комплексов); 4) усиливающийся пресс туризма. природный экологический флора фауна
Косвенное воздействие -- это изменение условий обитания в результате антропогенного загрязнения воздуха, воды, применения пестицидов и минеральных удобрений. Определенное значение имеет также проникновение в растительные сообщества чуждых видов растений (интродуцентов).
В отчете ЮНЕП «О состоянии окружающей среды к 2000 году» подчеркнуто, что «сведение лесов -- вероятно, наиболее серьезная экологическая проблема, стоящая перед человечеством...» Сведение (гибель) лесов в списке злодеяний человека против окружающей среды, по А. Гору (1993), стоит на первом месте. За несколько столетий была уничтожена значительная часть всех лесных массивов на планете. На современном этапе развития производительных сил лесные экосистемы становятся еще более уязвимыми, утрачивают свои защитные функции, их потенциальные средоустойчивые возможности значительно ослабевают.
Вместе с тем леса являются источником получения древесины и многих других видов ценного сырья. Из древесины производят более 30 тыс. изделий и продуктов, и потребление ее не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. По расчетам специалистов, только в странах Западной Европы дефицит древесины к 2005 г. составит 220 млн. м3. Подчеркнем еще раз, что значение леса беспредельно. Известный русский писатель Л.М.Леонов назвал его Другом с большой буквы. Леса - важное и наиболее эффективное средство поддержания естественного состояния биосферы и незаменимый фактор культурного и социального значения. Позитивная экологическая роль леса отражена в девизе Международного конгресса лесоводов (Индия): «Лес - это вода, вода - урожай, урожай - жизнь». Потребительское, а нередко и хищническое отношение человека к растительным сообществам проявилось еще на начальном этапе развития земледелия и скотоводства. В дальнейшем, особенно с началом бурного развития экономики, такой подход не только не только не был отвергнут, но, и по-видимому, еще больше закрепился в сознании людей. Одним из первых, кто обратил внимание общественности на пагубные экологические последствия такого подхода, был Ф.Энгельс. В работе «Диалектика природы», оценивая последствия вырубки лесов, он писал: «Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии и в других местах выкорчевывали леса, чтобы получить таким путем пахотную землю, и не снилось, что они положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их, вместе с лесами, центров скопления и сохранения влаги», и далее: «… какое им было дело до того, что тропические ливни потом смывали беззащитный отныне верхний слой почвы, оставляя после себя лишь обнаженные скалы!»Конечно, как справедливо заметил В.Д.Бондаренко (1985), нельзя видеть в сокращении лесов в историческом прошлом только негативный фактор, не учитывая объективный характер и необходимость этого процесса. Замена лесных площадей на пашни и луга в определенной степени решали продовольственную проблему, а древесный уголь был крайне необходим в начальный период развития металлургии. Суть проблемы, однако, заключается в том, что во многих странах леса уничтожались настолько быстро, что лесопосадки не успевали за темпами вырубки деревьев. Масштабное антропогенное воздействие на биотические сообщества приводит к тяжелым экологическим последствиям как на экосистемно-биосферном, так и на популяционно - видовом уровне. На обезлесенных территориях возникают глубокие овраги, разрушительные оползни и сели, уничтожается фотосинтезирующая фитомасса, выполняющая важные экологические функции, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидрологический режим водных объектов, исчезают многие растительные и животные виды и т.д.Сведение крупных лесных массивов, особенно влажных тропических - этих своеобразных испарителей влаги, по мнению многих исследователей, неблагоприятно отражается не только на региональном, но и на биосферном уровне. Уничтожение древесно - кустарниковой растительности и травянистого покрова на пастбищах в засушливых регионах ведет к их опустыниванию.
Животный мир - это совокупность всех видов и особей диких животных, (млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, а также насекомых, моллюсков и других беспозвоночных), населяющих определенную территорию или среду и находящихся в состоянии естественной свободы. Животный мир является неотемлимым элементом окружающей среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы.Главнейшая экологическая функция животных - участие в биотическом круговороте веществ и энергии. Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными, как наиболее мобильным элементом. Необходимо сознавать, что животный мир - не только важный компонент естественной экологической системы и одновременно ценнейший биологический ресурс. Очень важно и то, что все виды животных образуют генетический фонд планеты, все они нужны и полезны. В природе нет пасынков, как и нет абсолютно полезных и абсолютно вредных животных. Все зависит от их численности, условий существования и от ряда других факторов. Одна из разновидностей 100 тыс. видов различных мух - комнатная муха, является переносчиком ряда заразных болезней. В тоже время мухи кормят огромное количество животных (мелкие птицы, жабы, пауки, ящерицы и др.) Лишь некоторые виды (клещи, грызуны - вредители и др.) подлежат строгому контролю. Деятельность человека сильно изменила облик природных ландшафтов Казахстана. Особенно сильным изменениям подверглась живая природа: произошло изреживание растительности, сокращение ареалов животных и даже гибель многих видов (например, тигра в Прибалхашье). Уменьшилась площадь лесов, саксаульников и кустарников. В ряде пустынных и горных местностей снизилась продуктивность естественных кормовых угодий. Наблюдается истощение многовековых запасов подземных вод, вовлекаемых в интенсивный оборот, загрязнение рек и озер Казахстана промышленными и бытовыми стоками. Происходит загрязнение ландшафтов промышленными выбросами, пылью, образовавшейся в результате нарушения целостности почвенного покрова. В ряде лесостепных массивов разрушительный характер приняла почвенная эрозия. Практически нет ни одного ландшафта не испытавшего хотя бы косвенно влияния хозяйственной деятельности человека. Охрана типичных ландшафтов необходима. Очень важно прогнозирование будущего развития природных ландшафтов, сохранение относительного естественного равновесия, существующего в природе, и его восстановление после разрушений, Вызванных не продуманно деятельностью человека.
Существенным недостатком системы экологического нормирования является отсутствие интегральных показателей предельно допустимого воздействия на отдельные компоненты природной среды и экосистемы в целом. Для обеспечения устойчивого (ноосферного) развития важно знать границу количественного изменения нормативов экосистемы, при котором сохраняется биологическое разнообразие в экосистеме, продолжаются процессы обмена веществ и энергии и не меняется способ функционирования различных ее компонентов.
Влияние антропогенных и природных факторов на флору
Изучение влияния человека и его хозяйственной деятельности на изменения растительного покрова входит в компетенцию фитоценологии, которая в последнее время обращает на это большое внимание, особенно в связи с вопросами охраны окружающей среды. Однако в решение этих проблем все больше включаются экологи разных профилей. Эколог не может пройти мимо основных аспектов влияния антропогенного экологического фактора, который исторически является самым молодым, новым. С момента появления человека на Земле его влияние на природу, на всю биосферу нарастало так быстро, что В. И. Вернадский выделил особую так называемую ноосферу, и в настоящее время мы уже не можем найти на нашей планете какого-либо сообщества, практически не подвергшегося тому или иному воздействию человека.
Вся история человечества связана с тем или иным его влиянием на флору и растительность. Сначала это была деятельность кочевников, а когда им на смену пришли земледельцы, она усилилась особенно из-за выжигания и вырубки лесов для получения новых посевных участков. Вырубка лесов в странах Средиземья, в Малой Азии, Месопотамии, т. е. в районах древнейшей культуры, привела к значительной ксерофитизации, опустыниванию этих территорий. В Африке и в Индии сокращение площадей тропических лесов обусловило увеличение площадей саванн; то же происходило и в Южной Америке. В Средней Азии в районах древнейшей культуры по берегам Амударьи и Сырдарьи, а также в Центральной Азии и Северной Америке усиленное развитие животноводства вызвало распространение подвижных барханных песков. В Северной Америке сведение лесов вызвало эрозию, и появились обширные пространства так называемых бэд лэнд. Эпоха великих географических открытий вела к расширению заноса и завоза все новых и новых видов, которые иногда быстро распространялись в новых условиях. Влияние человека связано с общественными формациями, здесь надо учитывать, конечно, и социально-экономический аспект. Обычно принято различать бессознательное и сознательное воздействие человека на природу.
Сокращение ареалов или даже уничтожение видов. Этот хорошо всем известный процесс происходит под влиянием многих сторон деятельности человека. Иногда человек сознательно уничтожает некоторые виды. Так, в Скандинавских странах уничтожен барбарис, являющийся, как известно, промежуточным хозяином ржавчины хлебных злаков. В нашей флоре насчитывается много исчезающих видов, занесенных в Красную книгу.
Орошение, обводнение, осушение. Орошение - это искусственное увлажнение почвы для получения более высоких урожаев. В аридной зоне человек создает особые ландшафты - оазисы, имеющие своеобразную экологическую обстановку. Обводнением называют сооружение дополнительных водных источников (прудов, колодцев, скважин), которые предназначены для улучшения водоснабжения. Однако с орошением (особенно с неправильным) в пустынной зоне связано неприятное явление - вторичное засоление почв. При отсутствии дренажа такие участки вторично засоленных почв обычно исключаются из пользования. Длительное существование примитивного орошаемого земледелия в пустынной зоне привело к широкому развитию такыров. Осушение применяют на заболоченных пространствах. Осушение заболоченного леса, как правило, увеличивает продуктивность, но снижение уровня грунтовых вод может вызвать иссушение соседних, не заболоченных лесов, обмеление рек, берущих начало в заболоченных районах, и т. д.
Наконец, огромное влияние на растительность человек оказывает, конечно, тем, что занимает все новые и новые площади под искусственные агрофитоценозы (посевы, посадки и т. п.).
Влияние антропогенных и природных факторов на фаунуОрганические остатки и другие доказательства свидетельствуют о том, что на Земле за прошедшие 500 млн. лет произошло пять или шесть катастрофических вымирании преимущественно многочисленных видов животных. Возможно, мы никогда не узнаем действительную причину этих массовых вымирании. Одно нам известно, что оно не было вызвано человеком. Параллельно с развитием человеческой цивилизации, научно-технического прогресса, без сомнения, идет и сокращение численности многих видов животных сегодня. Воздействие человека на животных осуществляется двояким путем: прямым - непосредственным преследованием и истреблением, или расселением, и косвенным - изменением условий жизни.
Сокращение большинства видов живых организмов связано и с включением все большей части территорий в активную хозяйственную деятельность: распашка полей, прокладывание дорог, расширение территории поселков и городов. Численность животных сокращается в связи со все более частым посещением людьми прежде необжитых, безлюдных районов тундры, тайги, зоны высокогорий и пустынь.
Тревога по поводу сокращения численности и полного истребления многих видов не надуманна. С начала XVII по конец XX в. с лица Земли исчезло 68 видов млекопитающих, 130 видов птиц, 28 видов рептилий, 6 видов рыбы и 6 видов амфибий. По данным Международного союза охраны природы (МСОП), в среднем на нашей планете ежегодно исчезает по одному виду или подвиду позвоночных животных.
Помимо полного и повсеместного вымирания видов, широкое распространение приобрело явление частичного вымирания, т. е. исчезновения в отдельных странах и регионах. Так, в Австралии исчезло 7 видов кенгуру, в Шотландии - 14 видов птиц, на Гавайских островах вымерло 26 форм птиц, или 60% всей их фауны. В России на Кавказе при содействии человека вымерло 9 видов зверей: лев, дикий бык-тур, кулан, гепард, бобр, лось, тарпан, зубр и тигр, а в других районах - ряд степных видов позвоночных: дрофа, стрепет, сурок и т. д. В Международную Красную книгу внесено 687 видов и 207 подвидов позвоночных животных, над которыми нависла угроза исчезновения. В 90-х гг. XX в. на территории России видовой состав диких животных был представлен следующим количеством видов: млекопитающие-328, птицы-720, пресмыкающиеся - 66, земноводные- 26, морские рыбы - 2400, пресноводные рыбы - около 400, водные беспозвоночные - до 12 000, насекомые - до 80 000.
Животный мир Курганской области количественно представлен 64 видами млекопитающих, 251 видом птиц, 27 видами рыбы, 8 видами земноводных, 6видами рептилий. Редкими и исчезающими только из позвоночных животных являются 95 видов, из них 70 видов птиц, 12 видов млекопитающих, 6 видов земноводных, 5 видов рыбы, 2 вида пресмыкающихся. Из животных, обитающих в Курганской области, в Красную книгу страны занесены 50видов, в том числе 24 вида птиц. Среди животных есть уникальные для мировой фауны виды и подвиды. Это русская выхухоль, кудрявый пеликан, орлан-белохвост и др.
Периодически в мире случаются аварии танкеров, транспортирующих нефть. Продукт, разлитый в море, океане причиняет существенный вред экологии. В тяжелой ситуации оказываются представители флоры и фауны.
Птицы
Механизм негативного воздействия нефтепродуктов на птиц изучен многочисленными исследованиями. Наибольший вред разливы нефти причиняют представителям пернатых, которые большую часть жизни проводят в воде. Птицы вдыхают испарения, пьют воду с примесью нефтепродуктов, они остаются на перьях, при чистке попадают в организм. Разливы нефти сокращают численность пернатых. Птица, перья которой испачканы нефтепродуктами, садится в гнездо. Компоненты нефти попадают на скорлупу, что становится причиной гибели птенца. После таких аварий в воде уменьшается количество рыбы, моллюсков, что приводит к дефициту пищи для птиц.
Исследования, касающиеся влияния разлива нефти на птиц, проводятся постоянно. Доказано, что после таких катастроф их виды могут восстанавливаться при условии миграции в другие зоны, не охваченные разливом, если особи не потеряли способности к размножению. Получать точные данные по негативному воздействию нефтяных разливов на птиц, их гибели, снижению интенсивности воспроизводства можно только на местах их колоний. Сделать объективный анализ при изучении всего вида или выявить отрицательные последствия в масштабах региона сложнее.
Млекопитающие
Нефть, разлитая в море, причиняет немало вреда млекопитающим, является причиной их гибели. Нефтепродукты загрязняют мех, который сбивается в комки. Такой покров не обеспечивает животному качественную защиту от воды и холода. Нефть разъедает слизистую оболочку глаз, млекопитающее не может нормально ориентироваться, добывать себе пищу. Проникновение нефтепродуктов в организм становится причиной кровотечений органов желудочно-кишечного тракта, отравления печени токсинами, что приводит к гибели животного.
Рептилии и земноводные
Отрицательные последствия нефтяных катастроф в среде земноводных и рептилий изучены плохо. Проведенные исследования показали, что наибольшим негативным воздействием обладает свежая нефть. Ее попадание пагубно сказывается на развитии эмбрионов, наблюдаются случаи аномального поведения.
Рыбы
Разлитые в море нефтепродукты обязательно попадают в организм обитающих в этой зоне рыб с водой и пищей. Замечено, что после масштабных катастроф гибнет большое количество этих представителей морской фауны. Интенсивность негативного воздействия отличается у разных видов. Исследования рыб, погибших после разлива нефти, показали, что к летальному исходу приводит увеличение печени, отравленной токсинами. Попадание в организм рыбы нефти нарушает работу сердца, продукт разрушает плавники, лишая возможности плавать. Отмечены и негативные изменения на клеточном уровне, приводящие к изменениям в поведении. Нефтепродукты губительно воздействуют на рыбные икринки, мальков.
Беспозвоночные
Птицы, рыбы, животные имеют возможность мигрировать в случае нефтяных катастроф. Это позволяет им спастись от негативных последствий. У представителей беспозвоночных такой возможности нет. Поэтому им сполна приходится испытывать на себе вредные воздействия нефтепродуктов. Гибель беспозвоночных наблюдается в зоне разлива нефти не только сразу после аварии, но и в течение нескольких лет после катастрофы. Срок такого отрицательного воздействия зависит от количества, вида нефти, других обстоятельств.
Растения
Наиболее точными являются результаты исследований воздействия на растения, так как они постоянно находятся в зоне катастрофы. Ученые зафиксировали факты вымирания морских трав, водорослей и мангровых деревьев после нефтяных аварий. Негативное воздействие на представителей флоры может оказываться в течение пяти лет. В небольших водоемах отрицательные последствия более серьезные, чем в открытом море. Доказано, что качественная механическая очистка воды, проведенная после разлива, позволяет растениям в 2 раза быстрее восстанавливаться в прежних количествах.
-