Реферат: Влияние народного хозяйства на географическую оболочку

Огромные масштабы воздействия промышленного производства на круговорот вещества все чаще вызывают озабоченность человечества. Географическая оболочка может не выдержать такого натиска, и естественные связи нарушатся, что приведет к катастрофическим последствиям для самого человека. Поэтому в последние годы пристальное внимание уделяется прогнозам в развитии промышленного производства и соответственно масштабам воздействия на круговороты химических элементов. Считается, что мировое потребление и добыча важнейших видов минерального сырья на рубеже XX. — XXI вв. в сравнении с уровнем 70-х и начала 80-х гг. увеличатся примерно в 1,5—2 раза.

Если даже предположить, что уровень добычи минеральных ресурсов, достигнутый в 80-х гг., останется таким же до 2000 г., то за последние 20 лет XX в. из недр планеты потребовалось бы извлечь 74 млрд т угля, 60 млрд т нефти, 30 млрд т газа, 18 млрд т железной руды (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Возможные объемы добычи минерального сырья к 2000 г. [31]

3.2 Антропогенное прогибание земной коры

Антропогенное прогибание земной коры связано в основном с концентрацией дополнительной нагрузки в отдельных районах. Нарушение равновесия в земной коре происходит при добыче твердых полезных ископаемых, откачке флюидов — воды, нефти, газов, создании водохранилищ, строительстве городов. Значительные прогибания и оседания земной поверхности наблюдаются в местах длительной добычи каменного угля. Такие процессы обнаружены в Силезии, Рурском бассейне, в Японии, США, Англии. В СНГ — на Донбассе, в Подмосковном бассейне.

В процессе добычи нефти и газа меняется давление в нефтегазоносных структурах, что влечет за собой изменение гидро- и теплорежима осваиваемых территорий. Часто происходят значительные изменения на поверхности в результате смещения и уплотнения горных пород: Примером может служить город-гавань Лонг-Бич около Лос-Анджелеса. В результате откачки флюидов скорость оседания поверхности достигла порядка 10 — 70 см в год. Общее опускание составило 8,8 м на площади примерно 2700 км .

В последние десятилетия были получены инструментальные данные о проседании земной коры в районах крупных водохранилищ. Огромные массы воды создают дополнительную, нагрузку на твердую оболочку, нарушая изостатическое равновесие. Такие явления отмечены в районе водохранилищ: Мид на р. Колорадо, Красноярского на р. Енисей, Братского на Ангара, на р. Чирчик, на р. Нарын и т. д.

Большие города также вызывают опускание масс земной поверхности, так как концентрируют здания, промышленные предприятия, транспорт и т. д. В частности, в Москве скорость опускания составляет 1 — 2 мм в год, особенно усиливается этот процесс в местах прокладки подземных тоннелей.

3.3 Антропогенные землетрясения

Антропогенные землетрясения возникают в результате: а) изменения гидростатических и гидродинамических условий при откачке из коры флюидов или их внедрении; б) извлечения твердых полезных ископаемых; в) перераспределения нагрузок на земную кору .при создании водохранилищ.

При указанных видах деятельности нарушается изостатическое равновесие почти по всей толще земной коры. Особенно широко известны землетрясения в районах нефтегазодобычи. География их довольно широка: Калифорния (октябрь 1976, август 1977, май 1979, январь 1980, 1990), Мексика (март 1979, 1989), Карпаты (март 1977, январь 1990), г. Газли (май, июнь 1976, июнь 1978), г. Грозный (март 1978), г. Махачкала (март 1978), Южный Са­халин (июнь 1977) и др. [17]. Эти землетрясения имеют различные характеристики в зависимости от масштаба человеческой деятельности, степени изменения земных слоев, геологической и тектонической ситуации.

В последние годы в результате повторных высокоточных геодезических измерений в районах водохранилищ обнаружены постоянные колебательные движения в зонах подтопления берегов, особенно в сейсмоактивных горных районах. Существенное условие — наличие гидравлической связи подземных вод вплоть до глубоких слоев. Кроме того, факторами, влияющими на частоту повторения землетрясений близ водохранилищ, помимо геологических условий являются скорость подъема уровня воды в водохранилище, продолжительность роста нагрузки, достигнутый максимум нагрузки и период времени, в течение которого поддерживается высокий уровень воды.

Подземные ядерные взрывы также представляют собой эквивалент землетрясений с магнитудой 5,0 — 6,8. Они могут вызывать взрывы в земной, коре, смещения пород и пр. Поэтому их все большее применение в ряде стран для образования озерных котловин, гашения газовых пожаров, создания подземных полостей и других целей вызывает необходимость прогнозировать побочные Сейсмические и тектонические последствия.

3.4 Антропогенное влияние на геоморфологические процессы

Человек оказывает на геоморфологические процессы непосредственное или опосредованное влияние, в результате чего изменяется рельеф.

Непосредственное воздействие человека на рельеф в больших масштабах проявляется в результате добычи полезных ископаемых и создания инфраструктуры. При открытых горных выработках создаются котлованы, превосходящие но масштабам естественные формы рельефа. Строительство железнодорожных и шоссейных дорог предполагает отсыпку насыпи и соответственно создание положительной формы рельефа протяженностью в тысячи километров. Человек всегда преобразует рельеф при городской, промышленной застройке территории для получения достаточно ровных площадок, или, наоборот, ступенчатых, либо каких-то иных поверхностей, заданных коммунально-жилищными или технологическими условиями возведения строительных объектов. В связи с этим могут быть засыпаны овраги, речные протоки или созданы арыки, каналы и целые водохранилища.

Значительные изменения в строении земной поверхности происходят в результате косвенного воздействия человека. Для примера возьмем водохозяйственную деятельность. Создание крупных водохранилищ на реках вызывает серию негативных явлений, влияющих на весь комплекс рельефообразования:

1) абразионные процессы; 2) Оползневые процессы; 3) термоабразионные процессы;4) карстовые процессы; 5) аккумулятивные процессы;б) всплывание торфяников с образованием плавающих торфных островов; 7) подтопление, затопление и заболачивание территорий примыкающих к водохранилищу, явления проседания поверхности.

4. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ

4.1. Масштабы загрязнения атмосферного воздуха

Атмосфера — одна из оболочек Земли, состоит из газов, и ее, общая масса составляет около 5,15 • 10 т. Основные компоненты атмосферы — азот (78 %), кислород (21), аргон (0,93), углекислый газ (0,03 %). Содержание в воздухе других газов ничтожно — тысячные и миллионные доли процента. Атмосфера является необходимым условием существования жизни на Земле. Живые организмы для своей жизнедеятельности используют отдельные газы воздуха. Особенно активен в этом процессе кислород. На высоте 20 — 25 км в атмосфере располагается озоновый экран. Он защищает все живое на Земле от коротковолновой ультрафиолетовой солнечной радиации.

Долгое время казалось, что воздушный бассейн в силу огромных размеров, происходящих в нем динамических процессов сможет сам справиться с антропогенными выбросами, составляющими менее одной десятитысячной доли процента от массы атмосферы. Однако со временем загрязнители накапливаются, а в некоторых местах (чаще в крупных городах) концентрируются и влияют на все живое, в том числе и на человека. Результаты антропогенного воздействия на атмосферу в крупных городах начали проявляться с 40 — 50-х гг. XX в. В 1948 г. смог окутал г. Донара (штат Пенсильвания, США). Из смеси тумана с дымом . и копотью выпала сажа, покрывшая дома, тротуары и мостовые черным "покрывалом". В течение следующих четырех дней из 14 тыс. жителей города заболело около 6 тыс. человек, 20 человек умерло. Печально известен в этом отношении крупный город США Лос-Анджелес. В нем уже в течение нескольких десятилетий, как правило, летом или ранней осенью стал появляться туман с влажностью около 70 %, который называют фотохимическим смогом. Основной причиной образования смога лос-анджелесского типа является сильное загрязнение воздуха газовыми выбросами предприятий химической промышленности и транспорта. В Лос-Анджелесе скопилось свыше 4 млн автомобилей, которые выбрасывают в воздух около 1 тыс. т окиси азота в сутки. Кроме того, здесь часты температурные инверсии (до 260 дней в году). способствующие застою воздуха над городом. Фотохимический туман возникает в загрязненном воздухе в результате реакций, протекающих под действием коротковолновой солнечной радиации на газовые выбросы. Многие из этих реакций создают вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности. Основные компоненты фотохимического смога — фотооксиданты (озон, органические перекиси, нитраты, нитриты), окись азота, окись и двуокись углерода, углеводороды и др. Эти вещества в меньших количествах всегда присутствуют в воздухе больших городов; в фотохимическом смоге их концентрация часто намного превышает предельно допустимые нормы.

Другим видом смога является лондонский смог. Он состоит из смеси дыма и тумана. Сам по себе туман не опасен для человеческого организма. Он становится вредным, когда чрезвычайно загрязнен токсическими примесями. В декабре 1952 г. смог над Лондоном погубил более 4 тыс. человек. Основ­ным отравляющим веществом послужил сернистый ангидрид, который в смоге лондонского типа присутствует в количестве 5 -10 мг/м³ и выше.

Подобного рода ситуации в воздушных бассейнах крупных городов характерны почти для всего мира. Однако за последние десятилетия в развитых странах (США, Японии, ФРГ, Великобритании и др.) в результате принятых крупномасштабных мер по экологическому оздоровлению ситуация изменилась в лучшую сторону. В этих странах создаются новые модели экологически более чистых двигателей для автомобилей, принимаются жесткие предельно допустимые нормы содержания отдельных соединений в выхлопных газах, строго наказываются. за экологические преступления предприятия и фирмы.

В настоящее время общее количество поступающих в атмосферу антропогенных загрязнителей огромно и оценивается следующими величинами (млн т): сернистый ангидрид — более 110, окиси углерода — более 140, окислы азота — около 40, углеводороды — около 20, взвешенные частицы — более 25. Значительная доля выбросов приходится на капиталистические и развивающиеся страны. Страны Восточной Европы (Польша, Чехия и Словакия) и страны СНГ выбрасывают большое количество сернистого ангидрида, что связано с использованием низкосортных серосодержащих углей на тепловых электростанциях.

Особой загрязненностью отличаются крупные промышленные центры. По оценкам специалистов, концентрации вредных газов и пыли в воздухе среднего города в 150 раз, а в сельской местности в 10 раз выше, чем над океаном.

Степень загрязненности воздуха в каком-либо конкретном городе зависит не только от количества вредных выбросов, но и от способности атмосферы рассеивать и переносить последние. Антициклональная погода над населенными пунктами и образование температурных инверсий способствуют концентрации вредных газов. Это характерно для Якутска, Верхоянска, Владикавказа и других городов. Высокая загрязненность воздушного бассейна над промышленно развитыми странами в результате глобальной циркуляции атмосферы сказывается на территории соседних государств. В процессе перемещения в атмосфере выбросы окислов серы и азота, а также летучих углеводородов превращаются в серную и азотную кислоты, соли и озон. Они выпадают на землю иногда за тысячи километров от источника выброса. Исследования результатов данных осадков показали, что ими наносится огромный вред растительности, почве, водным ресурсам, животным и др. Впервые ущерб стал очевидным в 60-е гг., отразившись на тысячах озер в Европе, в частности в Южной Скандинавии, и на сотнях озер в Северной Америке.

Над территорией России загрязненность атмосферы остается высокой, несмотря на то, что начиная с 1989 г. по 1991 г. происходило снижение выбросов от стационарных источников на 4 — 7 % ежегодно и в 1991 г. общая эмиссия в атмосферу составила около 32 млн т вредных веществ. При этом выбрасывается наибольшее количество диоксида серы (9,2 млн т), оксида углерода (7,6 млн т) и твердых веществ (6,4 млн т) [49].

Вызывает тревогу состояние воздушного бассейна российских городов, особенно тех, в которых расположены предприятия металлургии, химии, нефтехимии, производства удобрений, лесоперерабатывающей промышленности. В 14 городах и промышленных центрах России в 1991 г. неоднократно регистрировались уровни загрязнения воздуха выше 10 ПДК. К наиболее загрязненным городам относятся Березники, Братск, Екатеринбург, Красноярск, Липецк и др. Высокий уровень загрязнения часто создается низкими и неорганизованными источниками выбросов специфических (для различных отраслей) вредных веществ. По-прежнему происходит загрязнение воздуха фтористым водородом (в районах алюминиевых заводов), сероуглеродом (в районах предприятий по производству химволокна) и другими вредными веществами. Во многих городах России экологическое состояние воздушного бассейна оценивается как критическое. С этим связывают резкий рост определенных заболеваний, детской смертности, уменьшение продолжительности жизни и пр. He радует и тенденция к уменьшению абсолютного количества выбрасываемых веществ, так как она связана с резким падением промышленного производства в России, а не с мероприятиями эклогизации производства. Не следует ожидать в ближайшие годы и каких-либо кардинальных сдвигов, поскольку внедрение экологических технологий требует многомиллиардных вложений, что порой не под силу нашей экономике.

Тревожным является тот факт, что следы человеческой деятельности обнаруживаются в самых удаленных от промышленных центров регионах Земли, таких, как Гималаи и Антарктида. Острая транспортирующая роль при этом принадлежит воздушным массам, переносящим в результате глобальной циркуляции загрязненные вещества на тысячи километров.

4.2. Загрязнение атмосферы транспортом

С полным правом мы можем считать XX в. веком развития всех видов транспорта. Автомобили ежегодно выбрасывают в атмосферу порядка 280 млн т окиси углевода, более 56 млн т углеводородов и более 28 млн т окиси азота.

С выхлопными газами в воздух поступает около 200 вредных примесей: углекислый, угарный, сернистые газы, окислы азота, разные углеводороды, альдегиды, соединения свинца, хлора, брома и пр. При сгорании 1 л бензина расходуется 10 — 12 тыс. л воздуха, а при среднем годовом пробеге в 15 тыс. км автомобили выбрасывают из выхлопных труб 3,4 т углекислого газа [39 ].

На территории России наибольшее количество выбросов от автотранспорта фиксируется в Москве (801 тыс. т в год), Санкт-Петербурге (244 тыс. т в год), Краснодаре (150 тыс. т в год). Общая эмиссия от автотранспорта в 1990 г. составила 21 млн т, т. е. более 60 % выбросов от стационарных источников. При этом на первом месте стоят окислы углерода (16,8 млн т). Весьма значительны и объемы выбрасываемых углеводородов (3,2 млн т) и оксидов азота (1 млн т) [38]. В Москве воздух более всего загрязнен формальдегидом: средняя концентрация по городу составила 4 — 6 ПДК, максимальная — более 15 ПДК. Максимальные значения были обнаружены в районах с интенсив­ным движением автотранспорта в сухую безветренную погоду ле­том. Концентрации пыли и двуокиси азота превышают допустимые в 25 — 55 % городов [5].

По прогнозам специалистов, эмиссия в воздушный бассейн от автотранспорта в пределах России будет повышаться, поскольку в ближайшие годы предполагается довольно значительное увеличение автопарка. Кроме того, в России используется низкоактановый бензин типа А-76, который в развитых странах уже вышел из употребления.

Особое беспокойство вызывает использование свинца в качестве антидетонатора жидкого топлива. Проблема устранения свинцовых добавок из горючего с целью предотвращения отравления окружающей среды токсичными выхлопными газами все больше привлекает внимание ученых.