Понятие и определение биосферы.

Учение В.И.Вернадского о биосфере [5]

Биосфера – это среда нашей жизни, это та природа, которая нас окружает,

о которой мы говорим в разговорном языке.

Человек – прежде всего – своим дыханием, проявлением своих функций,

неразрывно связан с этой «природой»,

хотя бы он жил в городе или в уединенном домике.

В.И.Вернадский

Сложный природный процесс, протекавший и протекаю­щий на Земле, непосредственно связан с взаимодействием трех оболочек планеты: литосферы, гидросферы и атмосферы. Имен­но эти оболочки и являются той сферой, той областью, где суще­ствуют живые организмы. Область существования живых организмов на Земле называется биосферой.

Австрийский геолог Э.-Ф. Зюсс в 1875 г. ввел в науку понятие и определение биосферы.

Биосфера — оболочка Земли, населенная живыми организмами, область обитания жи­вых организмов планеты. Именно живые организмы сформиро­вали отложения известняков, залежи угля и нефти, накопили свободный кислород в атмосфере.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20—25 км), верхнюю часть литосферы (кора вы­ветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана.

Рис. 2. Общая структура оболочек Земли, формирующих биосферу

Ограничивают область распространения жизни слишком вы­сокие или низкие температуры. Жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3—4 км.

Что касается границы биосферы в морях и океанах, то анг­лийский натуралист Э. Форбс в 1841 г. по результатам своих на­блюдений в Средиземном море заявил, что глубже 540 м жизнь в океанических водах невозможна. Однако уже спус­тя 20 лет с глубины 2160 м с затонувшего судна был поднят ка­бель: он оказался весь усеян кораллами, устрицами, двустворча­тыми и брюхоногими моллюсками, яйцами кальмаров. В 1960 г. исследователи-океанологи опустились в батискафе в Марианскую впадину Тихо­го океана. На глубине 10 525 м они разглядели рыбу и креветку. Следует только отметить, что плотность организмов в океане крайне неравномерна. Примерно 5/6 его обитателей предпочитают верхние, освещаемые солнцем слои. По мере спуска на глубину количество видов резко уменьшается.

Относительно верхней границы существования жизни следу­ет заметить, что ученые обычно проводят ее на высоте 20—25 км, где находится спасительный для всего живого озоновый экран. Здесь та же ситуация с расселением организмов, что и в океане, только наоборот. Уже на высоте 8—9 км низкие температуры сильно ограничивают существование животных и растений.

Биосферу населяют около 2—2,5 млн видов живых существ.

Одним из выдающихся ученых, посвятивших себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский.

В 1926 г. В.И. Вернадский опубликовал книгу «Биосфера», которая ознаменовала собой рождение новой науки о природе и взаимосвязи с ней человека. Биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты.

Основными компонентами биосферы Вернадский считал:

• живое вещество – совокупность всех живых организмов, населяющих нашу планету;

• косное вещество образуется в результате процессов, в которых живые организмы не принимают участия, например, изверженные горные породы;

• биогенное вещество – вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами (нефть, газ, торф и т.п.);

• биокосное вещество - это элементы неживой природы, преобразованное живыми организмами (почва, кора выветривания, ил).

Еще в 20-е годы ХХ в. В.И.Вернадский обратил внимание на мощное воздействие человека на окружающую среду и преобразование современной биосферы.

Ноосфера (от греч. noos – разум ) – это биосфера, разумно управляемая человеком. Ноосфера является высшей стадией развития биосферы, связанной с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным фактором развития на Земле.

В.И. Вернадский подчеркивал: «...Все человечество, вместе взятое, представляет ничтожную массу вещества планеты. Мощь его связана не с его материей, но с его мозгом, разумом и направленным этим разумом его трудом. Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыс­лью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше».

Общая характеристика природных ресурсов [5]

Природные ресурсы — это все то, что человек использует для обеспечения своего существования: продукты питания, мине­ральное сырье, энергоносители, пространство для жизни, воз­душное пространство, вода, объекты для удовлетворения эстети­ческих потребностей. Это часть всей совокупности природных условий существования человечества и важнейших элементов природы (виды вещества и энергии). Природные ресурсы ис­пользуются человеком в хозяйственной деятельности.

Под общим понятием «ресурсы» понимаются любые источ­ники и предпосылки получения необходимых людям матери­альных благ. Природные (естественные) ресурсы — это объекты и явления природы, используемые для прямого и непрямого по­требления в качестве средств труда (земля, водные пути, вода для орошения), источников энергии (гидроэнергия, солнечная энер­гия, горючие ископаемые, атомное топливо) или предметов по­требления (растения, животные, питьевая вода).

Природные ресурсы используются в качестве:

• непосредственных предметов потребления (кислород возду­ха, питьевая вода, растения, грибы, продукты охоты, рыболовства);

• средств труда, с помощью которых осуществляется общест­венное производство (земля, водные пути, вода для орошения);

• предметов труда (древесина, минералы);

• источников энергии (гидроэнергия, атомное топливо, за­пасы горючих ископаемых, солнечные батареи и др.);

• банка генетического фонда (выведение новых сортов и пород);

• мест рекреации (восстановление здоровья и трудоспособ­ности с помощью отдыха на природе).

Рис. 3. Основные типы природных ресурсов

Исчерпаемые природные ресурсы делятся на исчерпаемые восстанавливаемые (возобновимые) и исчерпаемые невосстанавливаемые (невозобновимые).

К первой группе прежде всего относятся биологические ресур­сы — растительность и животный мир. Это лесные ресурсы, ре­сурсы сельскохозяйственных растений, диких и домашних жи­вотных. Сюда же входят и некоторые минеральные ресурсы, например выпадающие в осадок соли в соленых водоемах. При определенных условиях возобновимые ресурсы могут в сравни­тельно короткий геологический период восстановиться качест­венно и количественно.

Ко второй группе относится большинство полезных ископае­мых — нефть, уголь, газ и т.д. Исчерпаемость ресурсов связана, во-первых, с их широкомасштабным применением. Изъятие этих ресурсов из природной среды происходит очень интенсив­но, запасы их неуклонно уменьшаются. Во-вторых, восполнение этих ресурсов происходит значительно медленнее, чем потребле­ние (нефть, уголь, сланцы и др.).

Можно выделить также относительно возобновимые ресурсы. Это прежде всего почвы, частично вышедшие из сельскохозяйст­венного оборота в результате водной и ветровой эрозии либо ра­диоактивного загрязнения, старые лесные древостой, торф, ис­пользуемый в качестве топлива. По истечении определенного промежутка времени (от сотен до нескольких тысяч лет) эти ре­сурсы можно будет снова использовать.

Все природные ресурсы также подразделяются на реаль­ные и потенциальные. Реальные природные ресурсы исполь­зуются непосредственно в производстве при ныне существую­щем уровне развития технологий. Потенциальные ресурсы — это те, которые в настоящее время недоступны производ­ственной деятельности, но заведомо будут использоваться со временем по мере развития техники и технологий. Независимо от принадлежности ресурсов к какой-либо категории они в со­вокупности поддерживают нормальное функционирование экосистем, и поэтому также должны рассматриваться как эко­логические, или ресурсы окружающей среды.

Природные ресурсы, которые реально могут быть вовлече­ны в хозяйственную деятельность при данных технических и социально-экономических возможностях общества, при усло­вии сохранения среды жизнедеятельности человека, называ­ются природно-ресурсным потенциалом.

По отношению к компонентам биосферы различают биоло­гические, экологические, геологические, климатические, ми­неральные, земельные, водные, генетические, растительные, животные, лесные и другие ресурсы.

По характеру использования природные ресурсы класси­фицируются на промышленные, сельскохозяйственные, мине­рально-сырьевые, топливно-энергетические, продоволь­ственные, оздоровительные, рекреационные, ландшафтно-курортные и др.

Строгой границы между категориями ресурсов не сущест­вует. При современных темпах роста производства и потреб­ления природные ресурсы вне зависимости от классификаци­онной принадлежности требуют тщательного количественного и качественного учета и контроля за их расходованием.

Проблема исчерпаемости природных ресурсов [5]

За годы, прошедшие после Второй мировой войны, было ис­пользовано столько же минерального сырья, сколько за всю пре­дыдущую историю человечества. Поскольку запасы угля, нефти, газа, железа и других полезных ископаемых невозобновимы, они будут исчерпаны, по расчетам ученых, через несколько десятиле­тий. Но даже если ресурсы и относятся к категории возобнови­мых, это вовсе не значит, что с ними все в порядке. Большинство возобновимых ресурсов на самом деле быстро убывает, вырубка леса в мировом масштабе значительно превышает прирост дре­весины, площадь лесов, дающих Земле кислород, уменьшается с каждым годом. Главный фундамент жизни — почвы — повсюду деградируют. В то время как Земля накапливает 1 см чернозема за 300 лет, ныне 1 см почвы погибает за 3 года.

Лишь одна десятая часть всех земель планеты пригодна для сельского хозяйства. Так, в Европе на их долю приходится 36 %, в Центральной Америке — 25 %, в Северной Америке — 22 %. Меньше всего хороших земель в Северной и Центральной Азии (10 %), Юго-Восточной Азии (14 %), Южной Америке и Австралии (по 15 %). Значительная часть этих земель, несмотря на то что их и так мало, ежегодно изымается из сельскохозяйственного оборота под нужды строительства.

Расход невозобновимых видов сырья повышается, все боль­ше пахотных земель выбывает из экономики — на них строятся города и заводы.

Ныне вопрос коренного улучшения использования природ­ных ресурсов и ресурсообеспечения человечества стоит особенно остро. Из всей площади суши почти 45 млн км², или около ¹/₃ уже занято пахотными, сенокосными, пастбищными угодьями, садами и плантациями. Леса занимают более 40 млн км² суши, но весьма значительная их часть разрабатывается (ежегодно за­готавливается свыше 2 млрд м³ древесины).

В целях избежания угрозы истощения природных ресурсов огромное значение приобретает разработка системы мероприя­тий, обеспечивающих усиленную разведку запасов невозобнови­мых ресурсов, поиски новых источников сырья, топлива и энер­гии (в том числе освоение термоядерной энергии, развитие производства синтетических материалов и др.), наиболее полное вовлечение в хозяйственный оборот разнообразных возобнови­мых ресурсов, организацию более интенсивного использования этих видов ресурсов в экологически рациональных масштабах и формах. Особенно актуальны задачи предотвращения нера­ционального использования природных ресурсов, экономного и улучшенного их использования. Одним из важнейших путей ре­шения этих задач является широкое применение вторичного сы­рья и комплексное использование природных ресурсов.

При эксплуатации невозобновимых ресурсов необходимо достижение резкого сокращения потерь сырья в недрах при его добыче (по нефти, например, они составляют порядка 50 % и бо­лее), переработке и транспортировке, а также максимального увеличения оборота извлеченного вещества природы за счет все­мерной утилизации вторичного сырья и отходов. Огромное зна­чение имеет повышение коэффициента полезного использова­ния уже извлеченных исходных материалов и продуктов (ныне из всей энергии, заключенной в добытом топливе, используется лишь одна четверть; допускаются значительные потери при заго­товке и переработке древесины и т.п.), а также продление срока службы изделий длительного пользования.

Технологический процесс должен быть организован таким образом, чтобы отходы производства не загрязняли окружающую среду, а вновь поступали в производственный цикл как вторичное сырье. Пример дает сама природа: углекислый газ, выделяемый животными, поглощается растениями, которые вырабатывают кислород, необходимый для дыхания животных. Безотходным является такое производство, в котором все исходное сырье в ко­нечном счете превращается в ту или иную продукцию (в настоя­щее время 98 % исходного сырья современная промышленность переводит в отходы). Расчеты показывают, что 80 % отходов теп­лоэнергетической, горнодобывающей, коксохимической отраслей можно использовать, а получаемая из них продукция по качеству зачастую превосходит изделия, изготовленные из первичного сырья. Например, зола тепловых электростанций, используемая в качестве добавки при производстве газобетона, примерно в два раза повышает прочность строительных панелей и блоков. Боль­шое значение имеют развитие природовосстановительных отрас­лей (лесное, водное, рыбное хозяйство), разработка и внедрение материалосберегающих и энергосберегающих технологий.

Основные принципы рационального природопользования [10]

Природопользование — это удовлетворение различных потребностей человеческого общества путем использования природных ресурсов и природных условий. Природопользование определяется также как система непосредственных взаимоотношений человека с природой, возникающих в процессе трудовой деятельности людей, и включает мероприятия по ос­воению, охране и восстановлению окружающей среды.

Существуют две формы природопользования — общее и специальное.

Общее природопользование не требует специального разрешения и осуществляется гражданами на основе принад­лежащих им естественных (гуманитарных) прав (пользование водой, воздухом и т.п.).

Специальное природопользование осуществляется физи­ческими и юридическими лицами на основании разрешения уполномоченных государственных органов. Оно носит целевой характер и по видам используемых объектов подразделяется на землепользование, водопользование, лесопользование и др.

Природопользование может быть рациональным и нерацио­нальным.

Согласно Н.Ф.Реймерсу (1990г.), рациональное природопользование – система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей.

Рис. 4. Основные принципы рационального природопользования

Рациональное природопользование направлено на разумнее освоение природных ресурсов, предотвращение возможных негативных последствий человеческой деятель­ности для биосферы, поддержание, повышение продуктивнос­ти и привлекательности природных комплексов и отдельных природных объектов. Рациональное природопользование предлагает такое вовлечение природных богатств в сферу об­щественно-производственной деятельности, которое обеспе­чивает потребности как настоящего, так и всех будущих поко­лений людей без значительного изменения качества окружаю­щей среды и ее разнообразия.

Рациональное природопользование может быть организо­вано только при заинтересованности всего общества в выжи­вании. Рациональное природопользование призвано обеспечить про­цветание и прогресс человечества, получение им материаль­ных благ, максимальное использование каждого ресурса при­родного комплекса и одновременное предотвращение возмож­ных негативных последствий для каждого звена этого комп­лекса, а также полное исключение отрицательного влияния процесса производства на состояние биосферы в целом.

Эффективным инструментом рационального использова­ния ресурсов является анализ жизненного цикла продукции включающего производство, использование, утилизацию ее на протяжении определенного периода.

Нерациональное природопользование — это бездумное, хищническое, нерасчетливое изъятие природных ресурсов, ко­торое ведет к качественному ухудшению природной среды; со­провождается явлениями загрязнения, истощения и деграда­ции природных систем, нарушает баланс экологических ком­понентов и разрушает биогеоценозы. Все это в итоге сказыва­ется на состоянии человеческой популяции, прежде всего на таких ее критериях, как здоровье, рождаемость и смертность. Нерациональное природопользование может быть результа­том как преднамеренного (сознательного) потребительского отношения, так и непреднамеренных (стихийных или попут­ных) воздействий общества на природу.

Рациональное природопользование немыслимо без научно обоснованных технологий производства, базирующихся на ра­зумном использовании естественных ресурсов без нарушения природной сбалансированности экосистем.

Известно несколько основных направлений снижения уровня негативных воздействий материального производства на окружающую среду. Раньше борьба с промышленным за­грязнением заключалась в оснащении производства все более сложными многоступенчатыми системами обезвреживания и очистки отходов при сохранении его традиционной технологии.

В настоящее время общепринято, что кардинальным путем охраны окружающей среды и рационального природопользо­вания является создание и внедрение безвредных малоотход­ных, а в дальнейшем абсолютно безотходных и бессточных технологий.

Пути совершенствования существующих и создаваемых технологических процессов, отвечающих принципам рацио­нального природопользования, объединяются понятием «эко­логизация производства». Основным направлением экологи­зации производства является разработка и научное обосно­вание новых экологически безопасных технологий, комплекс­ное и многократное использование природных ресурсов и от­ходов производства, а также восстановление окружающей среды. Для реализации этого направления необходимо знание ресурсного цикла, представляющего собой совокупность превращений и пространственных перемещений вещества на всех этапах его использования.

Только эффективные меры по контролю, охране и защите природной среды могут обеспечить гарантию продолжения су­ществования человека, настоящих и будущих поколений лю­дей. Неконтролируемое загрязнение природной среды в современных условиях несет угрозу глобального изменения, транс­формации биосферы, в которой не найдется места человеку как виду. Таким образом, наша цивилизация вынуждена осуществлять принципы рационального природопользования, сделать их основой политики государств и объединять свои усилия за выживание на планете.

Полезные ископаемые Беларуси [8]

Ресурсы, которые человек извлекает из недр земли для удовлетворения своих потребностей, называются полезны­ми ископаемыми.

В Беларуси разведано около 30 видов минерального сы­рья (более 4000 месторождений и залежей полезных иско­паемых). Особое место среди них занимают калийные соли, по промышленным запасам которых страна занимает одно из первых мест в Европе. Запасы каменной соли в Беларуси практически неисчерпаемы. Разведанные промышленные за­пасы Мозырского, Давыдовского и Старобинского место­рождений превышают 22 млрд т. В настоящее время разраба­тывается только одно Старобинское месторождение, на базе которого был построен город Солигорск.

Наша страна богата нерудными полезными ископаемы­ми: гранитами, доломитами и доломитизированными извест­няками, мергелем и мелом, легкоплавкими и тугоплавкими глинами, суглинками, песчано-гравийными материалами. Имеется сырье для получения природных красок (болотные железные руды, охра, глауконит и др.).

На территории Беларуси широко распространены мине­ральные воды, которые являются базой для создания санитарно-курортных комплексов, а также предприятий по про­даже и экспорту минеральных лечебных и столовых вод. Раз­веданы 63 источника с общими запасами 155 572 м³/сутки.

Республика располагает достаточно мощной сырьевой базой для производства строительных материалов. Широко распространены в Беларуси залежи тор­фа, однако вследствие интенсивного использования торфя­ные месторождения как ресурсные источники добычи в ос­новном исчерпаны. Общие геологические запасы оценены в 4,4 млрд т. Извлекаемые запасы в настоящее время составля­ют 600 млн т, остальные находятся в пределах природоох­ранных зон или входят в состав земельного фонда респуб­лики.

Важным природным ресурсом являются сапропели, за­пасы которых оцениваются в 3 млрд м³. Актуальное значе­ние имеет комплексное использование торфяных и сапро­пелевых ресурсов. Запасы нефти невелики, и поэтому ее Добыча ведется в небольших объемах. В Беларуси открыты месторождения бурых углей и сланцев. Однако низкая кало­рийность и высокая зольность не позволяют использовать их в ближайшей перспективе в большой энергетике. Воз­можно лишь использование бурых углей в брикетах (в том числе с торфом) в качестве коммунально-бытового топли­ва, а также сырья для получения воска, стимуляторов роста растений. В целом собственные топливно-энергетические ресурсы, включая попутный газ и дрова, могут обеспе­чить только около 12% общей потребности хозяйства рес­публики.

Территория Беларуси имеет перспективы добычи руды черных и цветных металлов. Ведутся поиски месторождений янтаря, титана, редкоземельных металлов и др. Имеющиеся запасы минерально-сырьевых ресурсов позволяют полнос­тью обеспечить и в будущем потребности в калийной и поваренной солях, известковом и цементном сырье, туго­плавких и керамических глинах, в строительном песке, песчано-гравийном материале, облицовочном камне. Необхо­димо отметить, что недра Беларуси до сих пор недостаточно изучены. Изменившаяся экономическая ситуация и появле­ние более современных технологий требуют переоценки ме­сторождений и запасов минерально-сырьевых ресурсов рес­публики, более полного использования всех компонентов добываемых руд.

Классификация полезных ископаемых Беларуси

Полез­ные ископаемые нашей страны можно разделить на следу­ющие группы: горючие полезные ископаемые, металли­ческие полезные ископаемые, химическое сырье, строи­тельное сырье.

Горючие полезные ископаемые:

Нефть и газ — восточная часть Полесской низменности. Ежегодная добыча нефти — 1,8 млн т в год, для нужд рес­публики необходимо 10—12 млн т нефти в год.

Горючие сланцы — Любанское и Туровское месторожде­ния, высокозольные, прогнозные ресурсы — 11 млрд т, добыча не ведется.

Бурые угли — Житковичское, Бриневское, Тонежское месторождения, запасы — 53 млн т, низкокалорийные, вы­сокозольные, месторождения не разрабатываются.

Торф — 6,5 тыс. месторождений, запасы — 2,5 млрд т, распространены по всей территории Беларуси.

Металлические полезные ископаемые:

Железные руды — Аколовское и Новоселковское место­рождения, малое содержание железа в руде, запасы около 500 млн т, месторождения не разрабатываются.

Химическое сырье:

Каменная соль — Давыдовское, Мозырское, Старобинское месторождения, суммарные запасы — около 22 млрд т.

Калийные соли — Старобинское, Петриковское место­рождения, суммарные запасы — 42 млрд т.

Гипс и ангидрит — Бреневское месторождение, запасы — около 1 млрд т.

Фосфориты — Мстиславское, Кричевское месторожде­ния, низкое содержание Р₂О₅ — 2 —18 % в руде, сложные условия залегания, суммарные запасы — 350 млн т.

Доломиты — месторождение Руба (Витебский район), содержание карбонатов в руде — 80 — 100 %, запасы — 450 млн т.

Строительное сырье:

Мел и мергель — восточная Беларусь, встречаются на западе и юго-западе Беларуси, суммарные запасы — около 270 млн т.

Легкоплавкие глины — Витебская область, суммарные запасы — 230 млн. т.

Тугоплавкие глины — на юге Беларуси (Лунинецкий, Лоевский, Сталинский районы), около 20 месторождений, суммарные запасы — 55 млн т.

Каолин — Житковичско-Микашевичский выступ, сум­марные запасы — 27 млн т, невысокое качество.

Стекольные пески — юг Беларуси (Сталинский и Добрушский районы), запасы — 40 млн т.

Строительные пески — 73 месторождения, суммарные запасы — 312 млн т.

Гранит — Микашевичи, запасы — 320 млн т.

Мрамор — Гродненская область.

Янтарь — Брестская область.

Минеральные воды — 70 месторождений.

Деградация почвенного покрова и опустынивание [5]

Ежегодные мировые потери плодородных почв на обрабаты­ваемых землях в настоящее время составляют, по некоторым оценкам, 24 млн т.

Одной из главных причин разрушения плодородного слоя является почвенная эрозия. Происходит она главным образом из-за так называемого «агропромышленного» земледелия: почвы распахиваются на больших площадях, а затем плодородный слой выдувается ветром или смывается водой. Вследствие этого к на­стоящему времени произошла частичная потеря плодородия почвы на площади 152 млн га, или 2/3 общей площади пахотной земли.

Почвенная эрозия ныне приобрела всеобщий характер. В США, например, около 44 % обрабатываемых земель подвер­жено эрозии. В России исчезли уникальные богатые черноземы с содержанием гумуса 14-16 %, а площади самых плодородных земель с содержанием гумуса 10—13 % сократились почти в 5 раз. Река Хуанхэ в Китае ежегодно сносит в Мировой океан около 2 млрд т почвы.

Большой урон состоянию почвенного покрова Земли нано­сят процессы, связанные с опустыниванием. Это одна из самых значимых глобальных проблем человечества.

Конвенция Организации Объединенных Наций о борьбе с опустыниванием была подписана и вступила в силу в декабре 1996 г. Опустынивание может быть обусловлено сведением лесов, нерациональным землепользованием и орошением (заболачива­нием и засолением), засухой, перевыпасами, деградацией почв и другими причинами.

Вследствие нерационального землепользования происходит падение продуктивности почвы, высыхает ее поверхностный слой, уменьшаются урожаи, увеличивается смыв плодородного слоя, песчаные дюны наступают на орошаемые земли и уничто­жают урожай песчаными бурями.

Разрушению почв способствуют также вырубка лесов. Особенно опасна вырубка горных лесов. Со склонов гор, лишенных зелени, дожди смывают почву, делая изменения необратимыми. Новые лесопосадки тут уже не приживутся. Реки выносят смытую с полей почву в море. Если поблизо­сти находятся богатые животным и растительным населением коралловые рифы, то мельчайшие почвенные частицы оседают и на прибрежных кораллах. Это означает, что заодно уничтожа­ется еще один лес — подводный. Заиленная вода не пропускает солнечные лучи, и уникальный коралловый мир погибает.

Одна из причин, приводящих к опустыниванию, — перевы­пас скота. С увеличением его поголовья увеличивается нагрузка на пастбища, и одновременно падает их продуктивность.

За 100 лет, с 1882 по 1982 г., доля территорий, определяемых как пустыни, возросла с 9,4 до 23,3 %. Пустыни продолжают на­ступать.

Большой ущерб почвенному слою Земли наносит засоление его в результате неправильной мелиорации. Нерациональная ирри­гация приводит к тому, что сначала происходит подтопление и за­болачивание почвы. Соли выходят на поверхность или намываются водой, если дренажные системы не отводят эту воду. Сведение ле­сов становится причиной наводнений, которые тоже вносят свой вклад в процесс засоления, так как вместе с водой намывается соль.

Антропогенное засоление территории происходит за счет обогащения почвы и других субстратов различными солями — продуктами жизнедеятельности животных и человека или техно­генного воздействия (бытовые сточные воды, стоки промышлен­ных предприятий, стоки с дорог, на которых соль используется вместе с песком для предотвращения гололеда).

Уплотнение почвы и прочих субстратов вызывает нарушение воздушно-газового режима и других физических свойств. В ре­зультате изменяются плотность и пористость субстрата, содержа­ние кислорода в корнеобитаемом слое, что приводит к наруше­нию корневого питания и других физиологических процессов у растений, а в итоге — к исчезновению из экосистем видов, не­устойчивых к данному воздействию.

Вредят почвам также химические способы борьбы с сорной растительностью в сельском и лесном хозяйстве. Они вызывают такие негативные явления, как нарушение биологического рав­новесия, уменьшение видового разнообразия сообществ почвен­ных организмов, снижение биохимических процессов, измене­ние физико-химических свойств почвы, снижение устойчивости почвенной экосистемы к неблагоприятным факторам внешней среды.

Эрозия и загрязнение почв Беларуси [10]

Природные условия Беларуси (относительно большое ко­личество осадков, расчлененный рельеф, а также распаханность территории) способствуют проявлению и развитию эро­зионных процессов, которыми охвачено свыше 1/3 сельскохо­зяйственных угодий.

По данным почвенных исследований, эродированные и эрозионно опасные почвы на территории Беларуси составляют соответственно 491,2 тыс. га. Эродированные почвы находятся преимущест­венно на пахотных землях (86,2%).

Наиболее эрозионно опасными являются северная и цент­ральная части страны. В этой части страны развивается преимуществен­но водная эрозия.

Южная часть Беларуси характеризуется преобладанием почв с хорошей водопроницаемостью, что при равнинном рельефе создает опасность проявления ветровой эрозии.

Доля водной эрозии в почвенном разрушении в республике составляет 84%, ветровой — 16%.

Эрозионные процессы приносят существенный экономи­ческий ущерб. Многолетние данные Института почвоведения и агрохимии Национальной академии наук Беларуси свиде­тельствуют, что с каждого гектара склоновых земель ежегодно смывается до 15 т, а на открытых массивах осушенных торфя­ников и легких (песчаных) почв переносится ветром до 10 т верхнего плодородного слоя почвы. Ежегодные потери гумуса при этом достигают 180 кг/га, азота — 8—10, фосфора и калия — 5—6 кг/га.

Кроме того, в связи со смывом и выветриванием верхнего плодородного слоя почвы припахиваются и уничтожаются и нижележащие почвенные горизонты, что приводит к резкому ухудшению водно-физических, физико-химических, биологи­ческих и агрохимических свойств.

Эрозия наносит большой вред и окружающей среде, так как в результате смыва и выветривания верхнего слоя почв проис­ходит заиление водных объектов, в них попадают удобрения, пестициды и другие средства химической защиты сельскохо­зяйственных растений. На состо­яние земельных ресурсов в республике большое влияние ока­зала интенсивно проводимая в 60—80 гг. прошлого века мели­орация.

Мелиорация земель значительно нарушила водный баланс поверхностных, а главное подземных вод, изменила их коли­чество и качество. Интенсификация сельскохозяйственного производства на мелиорированных землях привела к механи­ческому разрушению легких торфянистых почв, пересушенных в результате отвода питающих их подземных вод, загрязнению почвы, водоемов и воздушного бассейна пестицидами, ядохи­микатами, минеральными удобрениями, исчезновению тради­ционных для этих районов биоценозов. В настоящее время в республике мелиорировано 3411,7 тыс. га, или 16,4% всей территории.

Загрязнение почв в республике происходит в результате сельскохозяйственного и промышленного производства.

Загрязнение почв, связанное с сельскохозяйственным про­изводством, в условиях Беларуси проявляется в избыточном накоплении химических веществ в результате известкования кислых почв, внесения минеральных удобрений и пестицидов, а также чрезмерного полива сельскохозяйственных угодий жи­вотноводческими стоками.

В результате технологических и организацион­ных нарушений системы известкования более 150 тыс. га пахотных земель переизвестковано.

Интенсивное применение минеральных удобрений в после­военные годы позволило получать значительные урожаи сель­скохозяйственной продукции . Однако наряду с этим стали проявляться и отрицательные последствия нерационального и необосно­ванного применения сверхвысоких доз минеральных удобрений. На 24% площадей республики наблюдается переизбыток калия. На таких сельскохозяйственных угодьях дальнейшее примене­ние минеральных удобрений категорически запрещено, эти угодья должны достаточно длительное время использоваться для выращивания кормовых трав, под сенокосы и пастбища.

В целом по республике избыточное накопление биогенных элементов произошло на 6% пахотных земель. Почвы также хорошо удерживают и накапливают остаточные количества неразложившихся пестицидов. Правда, значительное сниже­ние объемов применения минеральных удобрений и ядохими­катов за последние 15 лет дает надежду на постепенное само­очищение почв от избытка биогенов и токсичных веществ.

На территории республики накоплено более 1,5 тыс. т непригодных и запрещенных к использованию пести­цидов, которые в ближайшее время необходимо дезактивиро­вать.

Перевод животноводства на промышленную основу обу­словил проблему охраны почв и водных ресурсов от больших объемов бесподстилочного навоза. Ежегодно животноводче­ские комплексы республики вносят в окружающую среду 45— 40 млн м сточных вод. В настоящее время основной формой их утилизации является полив сельскохозяйственных угодий, причем практически без всякой предварительной очистки и дезинфекции. Это обусловливает значительное загрязнение почв в районах, прилегающих к комплексам, нитратами, хло­ридами, калием и фосфором, сульфатами и рядом других ве­ществ, а также патогенными микроорганизмами. Корма и другая сельскохозяйствен­ная продукция, производимые на таких землях, отличаются высоким содержанием нитратов и по санитарно-гигиениче­ским нормам являются непригодными для использования.

Другим источником загрязнения почвы являются города с развитым транспортно-промышленным комплексом. Чаще всего почвы городов загрязнены выше допустимого по санитарно-гигиеническим нормам свинцом (до 262,5 мг/кг), цинком (до 710,4 мг/кг), кадмием (1,3 мг/кг), медью (до 36,9 мг/кг).

Почвы республики в результате катастрофы на Черно­быльской атомной электростанции оказались в той или иной степени загрязнены радиоактивными элементами.В результате катастрофы на ЧАЭС 23% территории Бе­ларуси было загрязнено ра­дионуклидами с плотностью более 1 Кu/км (по цезию-137). Наиболее пострадавшими в этом пла­не являются Могилевская и Гомельская области.

В соответствии с имеющимися прогнозами в ближайшие 15-20 лет в стране не ожидается существенного увеличения загрязнения почв.

Водные ресурсы планеты и Республики Беларусь [8]

Значение воды

Гидросфера — это оболочка Земли, состоящая из вод (материковых и океанических), находящихся на поверхности плане­ты. Водные пространства, или акватории, зани­мают 70,8% поверхности земного шара. Кроме того, суша вклю­чает 3% материковых вод (реки, озера), 4 — болот и заболо­ченных земель, 11% — ледников. Итого, на долю чистой суши приходится не более 27% от поверхности земного шара.

Вода является одним из важнейших природных ресурсов на нашей планете. Тело взрослого человека на 60—70% состоит из воды. Ее нормальная суточная потребность составляет около 2,5 л, а при отсутствии воды люди могут погибнуть уже через 5 дней.

Вода принимает участие в основных физиологических процессах как у животных, так и у растений.

Она оказывает огромное влияние на формирование кли­мата на планете. Благодаря круговороту воды происходит выпадение осад­ков, образуются воздушные потоки, обеспечивается жизне­деятельность растений. Теплые водные течения могут оказывать прямое влияние на состояние микроклимата местности.

Вода растворяет и переносит неорганические вещества, способствует осаж­дению пород и формированию плодородной почвы.

Уже сегодня дефицит пре­сной воды наблюдается более чем в 50 странах мира, а в ближайшие 30—50 лет ситуация ухудшится. Поэтому охрана поверхностных вод от загрязне­ния, их рациональное использование являются актуальней­шей задачей.

Водные ресурсы Земли составляют примерно 1,5 млрд км³. Вместе с тем свыше 96 % поверхностных вод, преиму­щественно морей и океанов, — это соленые воды. Они не­пригодны для питья и не всегда соответствуют даже запро­сам промышленного производства. Из оставшегося количе­ства свыше 70 % воды заморожено в ледниках, крупней­ший из которых, Антарктида.

Таким образом, на долю наиболее доступной пресной воды рек и озер приходится не более 0,2—0,3 % от всех ее грандиозных запасов на планете.

Значительное количество воды сосредоточено в недрах Земли. По разным оценкам, объем подземных вод составляет от нескольких сот до миллиарда км³. Однако эта вода по большей части залегает на значительных глубинах, представлена в основном солеными водами и потому также мало доступна для использования.

В свою очередь объемы использования воды постоянно возрастают.

В мировом масштабе основной потребитель воды — это сельское хозяйство: На его долю приходится около 65% от всех потребляемых на планете вод, которые главным обра­зом используются для полива сельскохозяйственных куль­тур. Доля промышленности составляет 24 %, и на коммунальные нужды используется около 7 %. 4 % — это резервный фонд. Однако в развитых странах основным потребителем водных ресурсов является именно промыш­ленность. Например, в Скандинавских странах на промыш­ленные нужды используется до 70 % воды. Для получения 1 т хлопчатобумажного волокна потребляет­ся 250 м³ воды, 1 т синтетического волокна — уже пример­но в 10 раз больше, 1 т чугуна — 150 м³, искусственного каучука — 3000 м³ и т.д.

Масштабы использования воды резко возросли в эпоху индустриализации и бурного усиления темпов промышлен­ного роста. В результате, если в 1900 г. мировая промышленность по­требляла всего лишь 30 км³ в год, то уже в 1975 г. 630, а в 2015 г., по прогнозам, объемы использования воды соста­вят 2750 км³.

Расход воды в сельскохозяйственном производстве так­же значительный. Для производства 1 кг зерна потребляется около 750 л воды, 1 кг картофеля — 1500 л, 1 т молока — 5 т воды и т.д.

В коммунально-бытовой сфере каждый человек в сред­нем потребляет на свои нужды около 150—250 л воды. В сельской местности водопотребление, как правило, ниже, в городах более высокое. Сниже­ние удельного водопотребления — это одна из актуальней­ших задач экологии.

В целом потребление воды на планете составляет около 4000км³.

Наша страна относится к регионам, достаточно хорошо обеспеченным водой. Одним из основных показателей, ха­рактеризующих ресурсы поверхностных вод, является сум­марный средний поверхностный сток за год в расчете на 1 млн жителей. В Беларуси он составляет 5,8 км³, а средне­мировой уровень — около 4.

Реки Беларуси принадлежат к бассейнам двух морей: Чер­ного — 56% территории и Балтийского — 44%. Общее количество рек превышает 20 тыс., их суммарная протяженность составляет более 90 тыс. км. Статус крупных в соответствии с площадью водосбора имеют семь рек: Запад­ная Двина, Неман, Вилия и Сож, Припять, Днепр, Березина.

Неравномерность стока по годам компенсируется запа­сом поверхностных вод в озерах и искусственных водохра­нилищах. В Республике Беларусь около 11 000 тыс. озер. Об­щая суммарная площадь составляет более 2 тыс. км², объем запасов воды — 6—7 км³. Более 75% всех озер относятся к малым, их площадь не превышает 0,1 км². Самые большие Нарочь, Освейское и Червоное.

Количество крупных искусственных водохранилищ в Рес­публике Беларусь — 136.

Ресурсы пресных подземных вод нашей страны составля­ют 15,9 км³ в год, а среднегодовое потребление воды в рес­публике — около 2 км³.

Таким образом, обеспеченность водными ресурсами на­шей республики выше среднемирового показателя. Имею­щиеся водные ресурсы полностью покрывают потребности развития хозяйственной деятельности при условии осуще­ствления мероприятий их защиты от загрязнения, сохране­ния и рационального использования.

Основным потребителем воды в республике является жилищно-коммунальное хозяйство (43% общего потребле­ния), промышленность забирает 30% и около 26% — сель­ское хозяйство.

Следует отметить, что по уровню потребления воды на душу населения (примерно 220 л на человека в сутки) Бе­ларусь значительно превосходит такие страны, как Герма­ния, Швеция, Норвегия и т.д., где вопросы экономии вод­ных ресурсов являются одними из приоритетных Причинами сложившейся ситуации являются потери воды при транспортировке (около 6 %) и ее неэкономное расхо­дование в быту.

Проблема дефицита пресной воды [5]

Возможность использования пресной воды была одним из главных условий (предпосылок) зарождения цивилизации, су­ществования людей и развития любых производств. Для своих поселений человек издревле выбирал места вблизи водотоков. Все крупные города (да и большинство малых) основаны в непо­средственной близости к водным источникам — рекам. Пути расселения человека по Земле также оказались путями воды. За­селение материков начиналось с рек. Вода всегда была важней­шим и самым дешевым транспортным путем.

Около 3—4 тысячелетий назад в плодородном междуречье Тигра и Евфрата люди начали сеять зерно. Именно это место считается одним из древнейших очагов цивилизации на планете. Здесь развивались государства Ассирия, Вавилония, Шумер. Уже тогда наши предки осознали: вода — это жизнь. Точно так же на жирных наносных почвах, образованных Индом и его притока­ми, выросла древняя индийская культура, а возникновение ки­тайского земледелия принято связывать с рекой Вэйхэ — прито­ком Хуанхэ.

Африка, где недостаток воды сказывается особенно сильно, также дала миру древнюю цивилизацию — египетскую. По бере­гам Нила возник созданный человеком оазис. В высшей степени практичные египтяне начали отмечать высоту паводка на Ниле за 3 тыс. лет до нашей эры. Сами паводки египтян не интересо­вали, но высота воды показывала, какая площадь будет затопле­на, а это давало возможность определить величину налогов с урожая. В жизни древних египтян Нил играл настолько боль­шую роль, что деление года на периоды проводилось ими с уче­том состояния реки. Год начинался среди лета, когда разливался Нил, и делился на три сезона: сезон наводнения, сезон роста и сезон уборки урожая при самой низкой воде.

Человечеству для жизни нужна не просто вода, не любая вода, а пресная и определенного качества. А ее очень и очень мало. Не следует забывать, что из каждых 100 л воды на Земле 97 л имеют соленый вкус. Современные исследования показали, что суммарные запасы всех видов пресных вод суши — рек, озер, подземных и снежно-ледниковых ресурсов — не превышают 2,5 % общего количества воды на Земле. Запас воды в реках и озерах оценивается в 95 000 км³, т.е. всего 0,26 % суммарных ре­сурсов пресных вод, или 0,007 % общих запасов воды на Земле.

Недостаток воды и ее плохое качество влияют на здоровье людей. Некоторые наиболее опасные заболевания встречаются именно в местах, где затруднен доступ к источникам чистой воды.

Проблема питьевой воды связана с проблемой использова­ния ее для получения продуктов питания. Сельское хозяйство требует больших водных затрат. А если добавить сюда такого по­требителя воды, как промышленность, то становится понятным, почему медленно, но верно запасы пресных вод на планете исся­кают. Если в начале XX в. промышленность потребляла всего 30 км³ воды в год, то к 1975 г. водопотребление возросло до 630 км, а к 2015 г. оно достигнет 2750 км³ в год.

Насколько велики потребности в воде в промышленности и сельском хозяйстве, можно судить по следующим цифрам. Для производства сахара из 1 т сахарной свеклы требуется 0,5—6 м³ воды, 1 т бумаги— 1,5-60 м³, 100 л пива — 5—21 м³, для дубления 1 т сырой кожи — 20—50 м³, 1 т пряжи — до 200 м³, для выработ­ки 1 т капронового волокна — 5,6 тыс. м³, 1 т стали — 25 тыс. л, для выпуска одного автомобиля — 300 тыс. л, для орошения 1 га посевов хлопка — 5-6 тыс. м³, 1 га риса — 15—20 тыс. м³.

Растущие города требуют свою долю живительной влаги. Для обеспечения потребности в воде современного города с мил­лионным населением необходимо по крайней мере 0,5 млн м³ воды в сутки из расчета 0,5 м³ на человека. Обычно город сталки­вается с триединой проблемой: снабжение водой, отвод сточных вод и пополнение запасов воды. Уже сейчас из-за загрязнения природных вод многие города вынуждены пополнять водные за­пасы из источников, находящихся на большом удалении от них, либо бурить глубокие водозаборные скважины. Все это требует огромных средств.

И, может быть, все было бы не так плохо, если бы вода, ко­торую человек использует или планирует использовать, была чистой. Однако острота проблемы усугубляется тем, что качество ресурсов пресных вод постоянно снижается. Водные объекты интенсивно загрязняются сточными водами и различными отхо­дами.

Если учесть все сказанное, можно прийти к довольно пе­чальному выводу: в первой четверти XXI в. водные ресурсы на нашей планете будут близки к исчерпанию. В отдельных же стра­нах, регионах и речных бассейнах источники воды могут быть исчерпаны значительно раньше. Поэтому решение водной про­блемы должно вестись по трем главным направлениям: ограни­чение эксплуатации подземных запасов вод, экономия воды путем более эффективной ее доставки и регламентирования потребле­ния, а также возрождение некогда чистых, а теперь загрязненных естественных водоемов.

Загрязнение водных источников [10]

Вследствие возросшего потребления воды и постоянно усиливающегося загрязнения пресноводных источников в частности рек, ситуация с водой во многих районах мира ухудшается. В развивающихся странах по меньшей мере пя­тая часть городского населения и около трех четвертей сель­ского не имеют доступа к подлинно безопасным источни­кам воды.

В Республике Беларусь около 50% источников так назы­ваемого нецентрализованного водоснабжения (криниц, ко­лодцев и т.д.) и около 25% централизованного по содержа­нию загрязняющих соединений не соответствуют нормам.

Виды загрязнения воды:

Химическое загрязнение обусловливается наличи­ем в воде примесей, имеющих химическое происхождение, в основном в результате человеческой деятельности. Это нефть и другие горюче-смазочные материалы, органические смо­лы, жиры и другие соединения, щелочи, тяжелые металлы, нитраты, фосфаты, минеральные кислоты и т.д. Их источ­ником в первую очередь являются промышленное произ­водство и сельскохозяйственная химизация.

Крупнейшим загрязнителем выступает нефть. По статис­тике ООН, ежегодно в воды Мирового океана в результате деятельности нефтяной и нефтеперерабатывающей промыш­ленности, аварий при транспортировке и т.д. выливается в среднем около 10—15 млн т нефти. Одна кап­ля нефти при разливе образует на поверхности воды пятно до 1 м в диаметре и может мигрировать без разрушения на расстояние в сотни километров от места аварии.

В нашей стране в составе сточных вод ежегодно сбрасыва­ется в водные объекты около 250 т нефти, в том числе в реку Свислочь — около 110 т.

Взвешенные частицы уменьшают прозрачность воды, тем самым уменьшая проникновение в нее света, что в свою очередь снижает интенсивность фотосинтеза водных расте­ний и аэрацию водной среды. Взвешенные вещества влияют на температуру и состав растворенных компонентов поверх­ностных вод, они способствуют заилению дна в зонах с малой скоростью течения, оказывают неблагоприятное воз­действие на жизнедеятельность водных организмов.

Повышенное содержание аммонийного азота отрицательно сказывается на состоянии водной флоры и фауны. Рост его концентрации в водоемах стимулирует процесс эвтрофикации. Эвтрофикацией называют избыточное поступление в во­доемы биогенных элементов. К биогенным относятся эле­менты, непосредственно воздействующие на рост и разви­тие растений, в первую очередь это азот и фосфор. Эвтрофикация приводит к усиленному росту водорослей и цвете­нию поверхностных вод. В результате происходят заболачи­вание водоемов, нарушение и изменение видового разнооб­разия водных экосистем, снижение потребительских качеств вод. Эвтрофикация от­мечена более чем в 70% водоемов Беларуси.

Фосфаты — это соли фосфорной кислоты. Источником их поступления в водоемы являются деятельность промыш­ленных предприятий, а также химизация сельского хозяй­ства. Фосфор в повышенных концентрациях — это токсич­ный элемент для всех живых организмов. Именно фосфор и его производные являются ключевыми элементами, стиму­лирующими процесс эвтрофикации как в водоемах респуб­лики, так и в водоемах других регионов.

Исключительно опасными соединениями для всех жи­вых организмов при их поступлении в избыточном количе­стве являются нитраты. Нитраты — это соли азотной кислоты.

Опасность негативных последствий поступ­ления нитратов в организм человека усугубляется возможностью синтеза канце­рогенных нитрозосоединений.

Химическое загрязнение приводит к целому ряду забо­леваний, в том числе раковым и болезням крови у челове­ка, отрицательно сказывается на состоянии водной фло­ры и фауны, провоцирует «цветение» и зарастание водо­емов и т.д.

Биологическое загрязнение главным образом обусловливается коммунально-бытовыми стоками и сель­скохозяйственным животноводством. Этот вид загрязнения воды исключительно опасен и может приводить к эпидеми­ям серьезнейших заболеваний. Наличие связей между за­грязнением воды и передающимися через нее заболевания­ми было установлено и документально зафиксировано еще в XIX в. Английский врач Сноу в 1854 г. проследил протека­ние вспышки холеры в Лондоне. Исследования показали, что источником распространения инфекции стала река Тем­за, сильно загрязненная неочищенными канализационны­ми стоками, а причиной явились бактерии, размножившие­ся в этих нечистотах. По статистике ООН, свыше трети мирового населения не имеет доступа к безопасной питье­вой воде, а 25 000 человек ежедневно умирают от болезней, прямо связанных с загрязненной водой. Биологическое за­грязнение, несмотря на жесткий эпидемиологический кон­троль, остается актуальной проблемой для нашей страны. Достаточно сказать, что ежегодно объем жидких навозных стоков в республике достигает 20 млн м³. Значительная часть этих стоков в конечном счете попадает в водоприемники, являясь потенциальной причиной биологического загрязне­ния.

Физическое загрязнение воды вызывается смывом и сдуванием почвенных частиц в во­доприемники, т.е. эрозией почвы, а также деятельностью предприятий деревообрабатывающей и целлюлозно-бумаж­ной промышленности. Такое загрязнение снижает возмож­ности использования воды для культурно-бытовых целей, вызывает гибель обитающих в водоемах организмов и т.д. Знаменитая река Яньцзы в Китае получила свое второе на­звание «желтая река» именно из-за чрезвычайно высокого содержания в ней смытых с полей глинистых частиц.

Крайне актуальным для Беларуси является еще один вид загрязнения – радиоактивное. Выпавшие в результате аварии на ЧАЭС радионуклиды способны закреп­ляться на длительный срок в донных отложениях, являясь источником потенциальной опасности для всех живых орга­низмов.

Тепловое загрязнение обусловливается сбросом теплых вод, использовавшихся при охлаждении на ТЭЦ и АЭС, а также на промышленных предприятиях, в открытые водные объекты. Температура таких вод на десятки гра­дусов выше, чем природных водоемов, поэтому их неконт­ролируемый сброс приводит к изменению видового разно­образия водных организмов, нарушению экологического рав­новесия экосистем, снижению качества и «цветению» воды.

Обработка сточных вод и шламов [9]

Очистка сточных вод — это обработка воды для разру­шения или удаления из нее определенных веществ.

Выбор метода очистки воды зависит от размера частиц примесей, их физико-химических свойств, концентрации веществ и необходимой степени очистки.

Классификация методов:

Гидромеханическую очистку применяют для удаления из сточных вод нерастворимых примесей. С этой целью используют различные модификации сит, решеток, песколовок, центрифуг, гидроциклонов.

К физико-химическим методам относят:

Кристаллизация используется для выведения из водных растворов растворенных веществ в виде твердой фазы. Процесс осуществляют путем уменьшения растворимости выделяемого вещества за счет снижения температуры раствора или удалением части растворителя.

Коагуляция – укрупнение дисперсных частиц в результате их взаимодействия. С помощью коагуляции извлекаются соединения фосфора. В качестве коагулянтов используют соли алюминия и железа. Частицы склеиваются, образуя хлопья, которые осаждаются и легко извлекаются.

Флотация – слипание загрязняющих частиц с пузырьками воздуха, они поднимаются на поверхность увлекая за собой частич­ки загрязнителя и образуют пенообразный слой, которую легко удалить. Достоинствами флотации являются высокая степень очистки (95-98%).

Адсорбцию применяют для глубокой очистки сточ­ных вод от гербицидов, пестицидов, фенолов, ароматических и нитросоединений, ПАВ, краси­телей и др. Степень очистки сточных вод зависит от химической природы адсорбента и достигает 80—95%.

Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов, а также соединений мышьяка, фосфо­ра, цианистых соединений, радиоактивных и многих других ве­ществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Ионный обмен широко распространен при обессоливании в процессе водоподготовки. Метод представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердым веществом ионитом, который способен обменивать свои ионы на ионы вредных веществ.

Экстракция применяется для очистки сточ­ных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. при относительно высоком их содержании. Эффективность извлечения фенолов достигает 80-97%.

Обратный осмос заключается в фильтровании очищаемых сточных вод через полупроницае­мые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Мембраны частично или полностью задерживают молекулы или ионы растворенного вещества.

Химические методы

Нейтрализации подвергаются сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи. Для нейтрализации щелочных вод используются кислоты, а кислых — щелочи. Для нейтрализации сточных вод в последнее время начина­ют использовать отходящие газы, содержащие диоксиды угле­рода и серы, оксиды азота и др. Применение кислых газов поз­воляет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновре­менно производить высокоэффективную очистку и обезврежи­вание газов.

Окисление применяется для обезвреживания токсичных соединений. Для этих целей используются хлор, хлорная известь, озон, кислород воздуха, перманганат калия, перекись водорода и др.

Восстановлением очищают воды, содержащие соединения ртути, хрома, мышьяка. Используют SO₂, FeSO₄, активированный уголь.

Электрохимические методы заключаются в пропускании через сточные воды электрического тока. Положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а отрицательные – к аноду. Основным недостатком этих методов явля­ется большой расход электроэнергии. Эффективность очистки этими методами достигает 80-100%.

Биохимические методы основаны на способности микроорганизмов использовать загрязняющие вещества для питания, превращая их в воду, СО₂ и безвредные вещества. Микроорганизмы, участвующие в процессе биохимической очистки, формируются в виде активного ила или биопленки.

Активный ил имеет вид буро-желтых мелких хлопьев раз­мером 3—150 мкм, взвешенных в воде и представляющих со­бой колонии живых микроорганизмов, в том числе бактерий, образующих слизистые капсулы (зооглеи). Биопленка — это слизистые обрастания живыми микроорганизмами фильтрую­щего материала очистных сооружений.

Заключительным этапом биохимической очистки сточных вод является очистка очищен­ных сточных вод в биологических прудах. Биологические пруды представляют собой каскад соору­жений глубиной 1,0—1,5 м, через которые с незначительной скоростью протекают подготовленные сточные воды. Различа­ют пруды с естественной и искусственной аэрацией. Время пребывания в прудах колеблется в пре­делах 3-50 сут.

Иногда очистку осуществляют на полях орошения. Это специально подготовленные участки земли, используемые од­новременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод на полях орошения производится с по­мощью почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и жизнедеятель­ности растений. Земледельческие поля орошения после спуска доочищенных сточных вод, увлажнения и удобрения использу­ются для выращивания зерновых и силосных культур, трав, не­которых овощей, а также для посадки деревьев и кустарников.

Термические методы позволяют выделить из сточных вод соли. Сточная вода, вводимая в ап­парат в распыленном состоянии вместе с нагретыми до высо­кой температуры (900—1000 °С) продуктами сгорания топли­ва, испаряется, а загрязняющие воду примеси сгорают, обра­зуя безвредные и легкоудаляемые продукты сгорания.

Растительные ресурсы, их состояние и использование [8]

Растения — это источник жизни на Земле, без которого невозможно существование животных и человека. Главное значение растений — это способность образовывать органи­ческое вещество в процессе фотосинтеза, благодаря чему человек и животные получают пищу. В процессе фотосинтеза растения обогащают атмосферу кислородом и поглощают углекислый газ. В течение года 1 га леса погло­щает порядка 2 т СО₂ и обогащает О₂ примерно 18 млрд м³ воздуха. Способность поглощать зависит от породного состава. Если принять за 100% способность поглощать СО₂ елового леса, то лиственный – 120%, сосновый – 160%, из тополя – 700%.

Растения — источник пищевых продуктов и одежды для людей. Они служат лекарственным и химическим сырьем, строительным материалом. Дикие виды растений использу­ются в селекции в качестве источника ценных признаков при выведении новых сортов культурных сельскохозяйствен­ных растений. Отмершие растения прежних эпох создали все имеющиеся на планете запасы горючих по­лезных ископаемых.

Растения насыщают воздух фитонцидами — веществами, способными убивать болезнетворные бактерии. Наибольшее количество фитонцидов выделяет сосна, пихта, можжевельник, дуб, липа, тополь, черемуха. Растения способ­ствуют очищению воздуха от пыли и снижают шумовые загрязнения.

Растения участвуют в образовании естественных фитоценозов (лугов, пастбищ и т. д.), служат частью среды обита­ния для животных. Они играют значительную роль в почво­образовательном процессе, а также защите почв и вод от загрязнения и разрушения.

В городских и сельских условиях зеленые растения имеют важное санитарно-гигиеническое (оздоровительное), рекре­ационное и эстетическое значение.

Важное место среди растений занимает медоносная флора, с которой связана жизнедеятельность многих насекомых, в том числе и медоносных пчел. В процессе сбора нектара пчелы, шершни и шмели осуществляют перекрестное опыление мно­гих ценных сельскохозяйственных растений.

Растения являются исчерпаемым, но восстановимым при­родным ресурсом. На планете существует около 500 тыс. ви­дов растений. В результате непродуманной хозяйственной деятельности уже уничтожено около 30 тыс. видов растений и 25 тыс. находится под угрозой исчезновения.

Современная флора Республики Беларусь представлена различными группами растений: сосудистые — около 1700, во­доросли — около 2000, лишайники — около 460, мохообраз­ные — около 450, грибы — около 7000 видов и др. Всего в Бе­ларуси произрастает около 12 тыс. видов растений и грибов.

Лесные ресурсы республики расположены на 7,8 млн га и оцениваются в 4,2 млн м³. Основной удельный вес в биологическом запасе лесов приходится на хвойные породы, в том числе сосновые — 59,3%, еловые — 11,4; доля широколист­венных пород составляет 3,8%, мелколиственных - 25,5%.

Возросшее давление антропогенных факторов отрицатель­но сказывается на состоянии флоры республики. Осушитель­ная мелиорация, применение минеральных удобрений и ядохи­микатов, внедрение в фитоценозы чуждых им организмов, загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы значительно изменили количественный и качественный состав раститель­ного покрова. К настоящему моменту с территории республи­ки полностью исчезло 70 видов сосудистых растений.

Леса Беларуси страдают от усыхания, заболеваний, вы­званных стволовыми вредителями, и сильных ураганов. Усыхание деревьев вызвано изменением гидрологического ре­жима вследствие вырубки лесов, обезвоживания поверхност­ных и подземных водных источников, общей деградацией сре­ды обитания и некоторыми другими причинами. Ослабленные усыханием массивы лесов прежде всего подвергаются нашес­твию вредителей и выламываются во время сильных ветров, создавая завалы и буреломы. Остающиеся в буреломах де­ревья являются резервуаром патогенной микрофлоры и насе­комых-вредителей.

Выделяют 2 группы повреждений:

• видимые: изменение окраски, недоразвитие побегов, преждевременный листопад;

• скрытые: снижение продуктивности, ускорение старения, увеличение восприятия к болезням и вредителям.

Газоустойчивость растений – это способность растений сохранять свою жизнеспособность при относительно больших концентрациях токсичных газов.

I – очень устойчивые	Ель колючая (голубоватые и серебристые формы), тополь канадский, боярышник обыкновенный, белая акция, ива белая
II – устойчивые	Тис ягодный, можжевельник, ель колючая
III – относительно устойчивые	Сосна крымская, сосна черная
IV – малоустойчивые	Ель обыкновенная, пихта сибирская
V – неустойчивые	Сосна обыкновенная, лиственница европейская

Рис. 5. Оценка газоустойчивости некоторых древесно-кустарниковых пород [9]

На 01.01.1993 г. 1,7 млн га, или 20%, лесов республики бы­ли загрязнены радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС. В основном это лесные угодья Брестской, Гомельской, Могилевской области. Радиоактивное загрязне­ние природных растительных комплексов определяется в основ­ном стронцием-90, цезием-137 и изотопами плутония, т.е. чрезвычайно долгоживущими радионуклидами.

В лесных сообществах наибольшими аккумуляторами ра­дионуклидов являются грибы, лишайники и мхи. Лесообразущие породы аккумулируют значительно меньшие количества радионукли­дов, чем растения нижних ярусов. По коэффициенту накопле­ния лесообразующие породы располагаются в такой последо­вательности (в порядке убывания): береза повислая, осина, дуб черешчатый, ольха черная, сосна обыкновенная. Наибо­лее чувствительна к ионизирующему излучению сосна обыкновенная — основная лесообразующая порода республики.

Истребление лесного покрова Земли [5]

Около 10 тысяч лет назад на земном шаре существовали об­ширные массивы лесов. В течение многих веков из-за растущих потребностей человечества «зе­леный океан» сократил свою площадь до 4,2 млрд га. Каждый год лесной покров планеты сокращается на 14-17 млн га. По площади это равно территории Австрии.

Сведение лесов имеет множество побочных эффектов. Это главная причина таких экологических проблем, как опустынива­ние, деградация почв, наводнения, образование селевых пото­ков, заиливание водотоков, разрушение ареалов диких живот­ных, вымирание многих видов животных и растений.

Наиболее быстрыми темпами процесс обезлесения идет в странах тропического пояса. Яркий пример тому — Сингапур. С начала британской колонизации этой стра­ны в 1819 г. наземные и пресноводные ареалы сократились на 95 %, погибло до 87 % всех бабочек, рыб, птиц и млекопитаю­щих. Последний тигр на Сингапуре был убит в 1930 г.

Малайзия, к примеру, уже утратила около 60 % своих лесов. Вы­рубка лесов в Иране привела к полному исчезновению коротко­гривого тигра и поставила под угрозу существование каспийско­го тигра.

Основные причины обезлесения и деградации лесов — это расширение площадей, отводимых под сельское хозяйство, и за­готовка топливной древесины. Половина заготавливаемой в ми­ре древесины, главным образом в развивающихся странах, используется в качестве дров. В развитых странах лесные ресурсы идут в основном на производство промышленной продукции. Лишь 6 % лесных ресурсов в развивающихся странах регулиру­ется с помощью официальных лесохозяйственных планов, при­нятых на национальном уровне, тогда как в развитых государст­вах - 89 %.

Лесные экосистемы являются центрами биологического раз­нообразия. К примеру, пятнистая сова, обитающая на Дальнем Востоке, гнездится в стоящих на корню, но уже мертвых стволах деревьев, которые встречаются только в старых лесах, где не со­вершались рубки.

Леса выполняют важную экологическую и социально-эко­номическую функцию: они регулируют количество и качество поступающей в реки дождевой воды. В тех районах, где на водо­разделах рек исчез лесной покров, стали нередкими наводнения или, наоборот, полное усыхание водного потока. Уничтожение леса приводит к эрозии почв.

Относительно хорошо сохранились леса между арктической тундрой и лиственными лесами более теплой зоны умеренного климата. К ним относятся леса России, Скандинавии, Аляски и Канады. Суро­вый климат, низкое плодородие почвы, невысокая плотность на­селения — все это помогло сохраниться лесному покрову.

В Европе нет места, где бы не произра­стали вторичные леса. Исключение со­ставляют небольшая территория Национального парка «Бело­вежская пуща» и север Швеции. В остальных местах даже старый дремучий лес был некогда посажен людьми.

Неосвоенных лесов становится все меньше и меньше. Сейчас можно назвать только три крупных массива таких неосвоенных лесов: один находится в России, второй простирается через часть Канады и Аляски, третий — тропический лес на северо-западе бассейна Амазонки. Согласно последнему исследованию программы ООН по окру­жающей среде (ЮНЕП), посвященному старовоз­растным лесам, хуже всего обстоят дела в России и Мексике: в этих странах заповедано соответст­венно 2 и 3 % малонарушенных лесов.

По состоянию на 2000 г. лесами было покрыто в общей сложности 3,9 млрд га Земли, т.е. примерно треть суши. В Афри­ке леса занимают 17 % территории, Азии — 14, Океании — 5, Европе — 27, Северной и Центральной Америке — 14, Южной Америке — 23 %.

Леса бассейнов рек Амазонки в Южной Америке, Конго в Африке, Коста-Рики в Центральной Америке, о. Мадагаскар, островов Юго-Восточной Азии принадлежат к влажным тропи­ческим лесам. Здесь ситуация просто катастрофическая. В каче­стве примера можно привести печальную историю Мадагаскара, где были уничтожены почти все леса. В настоящее время на 9/10 территории острова идет активная эрозия почвы. Тропические леса в зоне экватора находятся под угрозой: с 1960 по 1990 г. была уничтожена пятая их часть.

По разнообразию жизни на нашей планете ничто не может сравниться с тропическими лесами. 1 га экватори­ального леса может вместить 42 000 видов насекомых, 750 видов деревьев и 1500 разновидностей других жизненных форм. Число видов рыб в реке Амазонке больше, чем во всем Атлантическом океане.

Тропические леса занимают всего около 7 % суши. Они пе­реполнены жизнью от кроны самых высоких деревьев до лесной подстилки. Разнообразие растений (свыше 4/5 всех видов) и жи­вотных (почти половина всех наземных видов) порождено, воз­можно, идеальными условиями для жизни (все время тепло и влажно). Здесь обитают 80 % всех насекомых и 90 % приматов из числа существующих на планете.

Около 40 % влажных тропических лесов Земли сосредоточено в Бразильской Амазонии. Они играют ог­ромную роль в гидрологии континента, сохранении биоразнообразия, поглощении атмосферного углерода.

Несмотря на все это, влажный тропический лес подвергается нещадной вырубке. Интенсивность уничтожения тропических ле­сов достигает 2 млн га в год, или 23 га в минуту. Уничтожение тро­пических лесов в Бразилии, которые называют «легкими плане­ты», достигло устрашающих размеров. Только в 2003 г. здесь было вырублено около 20 тыс. км² леса. Это на 15 % больше, чем в предшествующем году, а вырубленная площадь равняется территории Бельгии.

Причин тому несколько: это и рост численности населения региона (с 1960-х гг. — примерно в 10 раз), и бурное развитие горнодобывающих производств.

Что же делать, чтобы сохранить леса, которые еще остались на нашей планете? Прежде всего ученые-экологи должны разра­ботать систему мероприятий по улучшению состояния сохранив­шихся на планете лесов, как неосвоенных, так и измененных деятельностью человека. Часть лесных территорий должна быть сохранена от вырубок и землепользования: государство может получать от них доход, используя для туризма, защиты водораз­делов и охраны биологического разнообразия страны. Каждая страна, на территории которой сохранились лесные массивы, должна охранять свои неосвоенные леса. Где вырубка лесов ведется наи­более интенсивно, необходимо попытаться восстановить фрагментированные и исчезающие леса.

В настоящее время разработана и выполняется Международная программа сохранения бразиль­ских влажных лесов. Создаются заповедники и резервации для индейских племен, ко­ридоры для миграции животных, участки, где сохраняются традиционные промыслы — сбор смолы каучуконосных растений, бразильского ореха.