Страница - 5

Глава 3. ВЛИЯНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

§ 7. Влияние добычи и переработки полезных ископаемых на окружающую среду и здоровье человека

Цель изучения этой темы: объяснить влияние добычи и переработки полез­ных ископаемых на окружающую среду.

Что вы можете сказать о состоянии почв и литосферы е целом, возникшем в результате добычи угля и руды открытым способом? Какие проблемы воз­можны при транспортировке полезных ископаемых? Каких именно? Можно ли считать все промышленные выбросы результатом переработки полезных ископаемых? Какая новая экологическая проблема возникла в Казахстане в свя­зи с бурным развитием нефтегазовой отрасли? О чем гласит закон сохране­ния веществ и энергии?

Что нужно повторить для успешного изучения темы? § 5 - учебник для 7 класса: § 60 - учебник для 8 класса.

Влияние добычи полезных ископаемых на окружающую среду уже рассматривалось в предыдущих курсах биологии. Обобщая сказанное, можно выделить несколько пунктов негативного воздействия на природу, которые возникают при добыче полезных ископаемых. Рассмотрим каждый из них.

1. Разрушение почтенного слоя и изменение природных ландшаф­тов чаще всего возникает при добы­че полезных ископаемых открытым способом (рис. 10)/ Для того чтобы навлекать необходимое минеральное сырье, снимается не только верхний слой почвы, но часто и более глу­бокие слои подстилающей поверхности. Такие разработки всегда ве­дутся на значительных площадях, исчисляемых многими десятками, сотнями гектаров, по всей площади залегания ископаемых пластов. Для этого всегда привлекается тяже­лая техника. Такой способ добычи считается наиболее дешевым. Глу­бина разработок тоже сильно варьируется от десятков до сотен метров, в зависимости от объемов месторождений. При этом формируется так называемый «лунный ландшафт». То есть после окончания добычи эта территория не только не пригодна для хозяйственной деятельности, она не сможет самовосстановиться в природных условиях многие тысячи лет. В связи с этим встает вопрос рекультивации - восстановления природ­ных комплексов после окончания подобных разработок. Затраты на ре­культивационные мероприятия могут превысить прибыль от самих раз­работок открытым способом.

2. При шахтной разработке полезных ископаемых возникает иная проблема — остающиеся пустоты в земной коре. Данный вопрос не всегда стоит остро. Но при значительных разработках, особенно вблизи населенных пунктов, могут возникать существенные проблемы. В первую очередь оставшиеся пустоты могут вызвать смещение грунтовых пластов, что может привести к обрушениям, обвалам, формированию гигантских оврагов и т. д. Кроме того, опасность возникает при близости подземных вод, связанных с водозаборными сооружениями. В этом случае может из­мениться гидрологический режим как подземных, так и поверхностных водоемов. Часто ухудшается и качество воды, используемой человеком. Причины могут заключаться и в том, что вещества, используемые при разработке, попадают в грунтовые воды и в системы водоснабжения. Это уже следующая проблема.

3. Загрязнение окружающей среды побочными соединениями как природными, так и используемыми при разработке ископаемых. Так в Западном Казахстане при добыче нефти и газа в окружающую среду попадают солевые растворы, оксиды серы, азота, углерода.

Возможно, вы слышали, что при разработке нефти сотни лет сжигал­ся сопутствующий природный газ. Факелы были обязательной частью нефтеразработок. И хотя сейчас технологии совершенствуются с целью максимального использования полезных ресурсов, полностью проблема не решена. Современные способы разработки так называемой сланцевой нефти предполагают попадание в недра специальных растворов, которые потом часто контактируют с грунтовыми водами, отравляя их.

4. Еще одна проблема — это «вытаскивание» на поверхность вред­ных элементов, например радиоактивных. При обогащении любой руды часть ее «теряется» среди отходов производства. До того, как человек не начал разработку, все эти элементы на поверхности не находились. Следовательно, в природе за долгий период эволюции не было механиз­мов защиты от загрязнения этими веществами и их утилизации. Поэтому задача добывающей промышленности - максимально исключить загряз­нение окружающей среды извлекаемыми ископаемыми.

5. Аварии при добыче и транспортировке полезных ископаемых. Это еще одна проблема, последствия которой возникают не в ходе про­изводства, а в результате аварийных ситуаций. Несмотря на все меры предосторожности, периодически происходит разлив нефтепродуктов в результате аварий на транспорте, разрывах газо- и нефтепроводов и т. д. Одной из крупнейших экологических катастроф XXI в. стала авария на нефтяной платформе в Мексиканском заливе в 2010 г. (рис. 11).

Влияние переработки полезных ископаемых на окружающую среду. Для чего человек извлекает полезные ископаемые? Чтобы их использовать и получить из них что-то нужное и по­лезное. После использования навлечен­ные вещества не исчезают с планеты Земля. Они возвращаются в окружаю­щую среду в химически или физиче­ски измененной состоянии (рис. 12). Так, ори сжигании топлива - газа, угля, нефтепродуктов - в атмосферу поступают продукты горения - углекислый газ и зола (твердые частицы). Количество выбросов с каждым годом увеличивается.

При любом производстве существуют так называемые производствен ные, или технологические, отходы (рис. 13). И хотя современная про­мышленность идет по пути расширения безотходных технологий, толь­ко небольшой процент производств являются полностью безотходными.

Наконец, любая готовая продукция после использования человеком превращается в бытовой мусор, т. е. те же отходы, возникающие не вслед­ствие промышленного производства или добычи полезных ископаемых, а уже после их полного использования человеком. Так можно сказать, что весь металлолом на Земле - это результат полного использования железной руды, добытой в качестве полезного ископаемого.

Негативные последствия добычи и переработки полезных ископа­емых для здоровья человека. Следует отметить, что загрязнение - это постоянный процесс. Пока человечество не обладает научным и техниче­ским потенциалом, способным не только полностью исключить процесс загрязнения, но даже серьезно его уменьшить. Конечно, современные научные разработки в области технологий стремятся к 1) уменьшению количества вредных выбросов, 2) созданию новых материалов, кото­рые смогут разлагаться в природной среде без негативных последствий, 3) селекции организмов-деструкторов, способных уничтожать вредные отходы. По пока проблема загрязнения не решена, учеными разработаны определенные стандарты - нормы ПДК (предельно допустимая концен­трация). Это научно обоснованное количество веществ, которое считается безопасным для здоровья человека. Превышение ПДК какого-либо веще­ства приведет к отрицательным последствиям. Именно поэтому нормы ПДК контролируются соответствующими государственными органами. В случае нарушения норм ПДК каким-либо предприятием на него нала­гают штраф или вовсе закрывают. При техногенных и природных катастрофах, связанных с выбросами вредных веществ, именно превышение норм ПДК определяет, будет ли вводиться режим ЧС и т. д.

Поэтому задача человечества - полностью исключить негативные по­следствия добычи, транспортировки, переработки и использования по­лезных ископаемых.

Знание и понимание

1.  Объясните, почему важно совершенствовать технологии добычи, транс­ портировки и переработки полезных ископаемых.
2. Как вы понимаете, что такое ПДК? Чем чревато превышение ее норм?

Применение

1. Определите связь между негативными последствиями от добычи по­лезных ископаемых и их воздействием на качество жизни людей на прилегающих территориях.
2. Опишите, каким образом отрицательные продукты переработки по­лезных ископаемых воздействуют на окружающую среду.

Анализ

1. Изобразите в виде схемы все негативные последствия добычи, транс­портировки, переработки и использования полезных ископаемых.
2. Докажите на примерах (мира или Казахстана), что необходимо бороть­ся с негативными последствия добычи, транспортировки, переработки и использования полезных ископаемых.

Синтез

1. Порассуждайте, какие меры нужно предпринять, чтобы минимизиро­вать или полностью исключить последствия добычи, транспортиров­ки, переработки и использования полезных ископаемых.
2. Смоделируйте ситуацию: «В ближайшем будущем вред и польза от до­бычи и использования полезных ископаемых уравновесят друг друга. Каковы возможные пути развития человеческой цивилизации?».

Оценка

1. Напишите реферат о самых крупных техногенных катастрофах, свя­занных с добычей, транспортировкой, переработкой и использованием полезных ископаемых за последние 20 лет.
2. Организуйте дебаты по формату К. Поппера.

Резолюция УТВЕРЖДЕНИЯ: «Добыча (транспортировка, переработка и использование) полезных ископаемых приносит больше пользы, чем вреда».

Резолюция ОПРОВЕРЖЕНИЯ: «Добыча (транспортировка, переработ­ка и использование) полезных ископаемых приносит больше вреда, чем пользы».

§ 8. Воздействие пестицидов на окружающую среду и здоровье человека

Цель изучения этой темы: объяснить последствия влияния пестицидов на окружающую к здоровье человека.

Что такое патогенные бактерии? Что такое дезинфекция помещений, и для чего ее проводят? Что такое паразитизм? Что вы знаете о пестици­дах? Какие организмы могут снижать урожайность и угрожать сельскохозяй­ственным растениям?

Что нужно повторить для успешного изучения темы? § 62 - учебник для  7 класса, § 58 - учебник для 8 класса.

Пестициды и их типы. Пестициды — это специально разработанные химические вещества, которые в основном применяют для защиты сель­скохозяйственных растений.

Значительно реже пестициды используют для защиты лесов, продуктов или че­ловека. Так, на некоторых территориях Казахстана ведется обработка пастбищ и домашнего скота от клещей, являющихся переносчиками инфекций.

Потери урожая растений разных культур из-за вредителей могут в среднем составлять от 30% до 50%. Это исключая нашествия саран­чи, когда весь урожай может быть потерян. Так как организмы - губи­тели культурных растений разнообразны, то различаются и пестициды. По типу объектов, которые пестициды должны уничтожить, их делят на три группы (рис. 14). Пестициды, направленные на уничтожение других растений - сорняков, называют гербицидами. Пестициды, направленные на уничтожение членистоногих, в основном насекомых, а также и неко­торых клещей и пауков, называют инсектицидами. Пестициды, направленные

на уничтожение грибков - паразитов растений (и некоторых бак­терий), называют фунгицидами.

На небольших площадях, в теплицах и садах пестициды чаще всего распыляются  вручную. На значительных площадях обработку полей ведут с небольших легко­моторных самолетов. Но иногда пестициды добавляются в воду водоемов. Вто­рым способом пользуются, когда необходимо уничтожить, например, личинок малярийных комаров, являющихся переносчиками малярии. Взрослых насекомых уничтожают, распыляя инсектициды в помещениях.

Действие пестицидов можно рассматривать как прямое отравление организмов, против которых они применяются. Причем, одни виды пес­тицидов вызывают гибель самих взрослых особей, а другие способны пре­кращать рост или снижать шансы на размножение.

Следует помнить, что ни один тип пестицидов не вызывает гибель всех особей того вида, против которого он направлен. Индивидуальная изменчивость организмов столь высока, что практически нет видов, для которых тот или иной пестицид был бы губителен на 100%. По этому принципу выделяют первое свойство пестицида — токсичность. Это один из трех важнейших показателей его качества. Если в лабораторных усло­виях под воздействием пестицида гибнет около половины особей, то его летальность измеряется как 50%. Следует отметить, что пестициды с ле­тальностью ниже 50% применяются редко, так как считаются неэффек­тивными. В то же время реальная гибель организмов, против которых направлено действие пестицидов, обычно выше, чем в лабораторных ус­ловиях. Это происходит потому, что в природе, кроме пестицидов, на виды действует большое количество пессимальных факторов: бескор­мица, конкуренция, недостаток микроэлементов и (или) воды, наличие хищников и паразитов и т. д. Кроме того, в условиях лаборатории можно строго измерить количество примененных пестицидов. В полевых же ус­ловиях часто происходит превышение заявленной дозы, так как невоз­можно равномерно распределить ядовитые агенты но всей территории.

После применения пестицидов почти всегда остается какой-то процент живых особей. Именно из них легко формируются следующие поколения - популяции, не восприимчивые к действию данного яда. Это «новое поколение», устойчивое к действию пестицидов оказывается прямыми потомками тех, кто выжил после обработки. Их выжившие родители обладали индивидуальными генетическими особенностями невосприимчивости к данному виду химикатов.

Второе важнейшее свойство пестицидов - специфичность - спо­собность поражать только строго определенные "организмы мишени". не уничтожая другие виды. Это очень важное свойство, так как, уничто­жая сорняки гербицидами, необходимо сохранить культурные растения. Ученым удалось вывести гербициды, избирательно действующие на одно­дольные и двудольные растении. Например, опыляя поля злаков, можно направленно уничтожать васильки (семейство сложноцветных), препят­ствующие росту пшеницы. И наоборот, на полях незлаковых культур, например хлопчатника, уничтожать агрессивные однодольные сорняки (пырей, ячмень заячий, костровые и др,).

Среди инсектицидов есть воздействующие на одни отряды насеко­мых, но безвредные или почти безвредные для других отрядов. Один из самых широко применявшихся в 40-70-х годах XX в. препарат ДДТ обладал широким спектром действия.

Так в США применение ДДТ против гусениц репной и капустной белянки сначала давало хорошие результаты. Но после нескольких применений численность вре­дителей резко возросла. Оказывается, яд привел к гибели видов хищников, питав­шихся этими вредителями. Погибли пауки-сенокосцы и жуки-жужелицы. В резуль­тате численность вредителей резко возросла.

Третье важное свойство пестицидов - стойкость - способность не раз­рушаться и накапливаться в окружающей среде. Некоторые препараты в больших количествах накапливаются в почве, другие - в сточной воде, третьи - в донных илах и т. д. Особенно опасны пестициды, способные на­капливаться в живых организмах. Однако для многих производителей вы­сокая стойкость пестицидов рассматривается как положительное качество. За счет их накопления в окружающей среде можно серьезно экономить на обработке нолей, вносить ежегодно уменьшающиеся дозы ядохимикатов и получать эффект (гибель вредителей).

Высокие концентрации ДДТ были обнаружены в печени белых медведей и пинг­винов, хотя на Северном и Южном полюсах этот пестицид никогда не применялся.  Это явление объясняется стойкостью ДДТ. После обработки полей частицы дан­ного пестицида попадали в сточную воду и почву а с дождевой и талой водой из рек в океан, потом в тела планктонных организмов. При поедании планктона ДДТ накапливался в телах рыб, как растительноядных, так и хищников. Как вы знаете, рыбой, как основным кормом, питаются белые медведи, а пингвины - почти ис­ключительно рыбой.

Экологические последствия применения пестицидов. Применение пестицидов приводит к загрязнению окружающей среды.

Ученые-экологи отмечают, что надо рассматривать два действия пестицидов. Так называемое прямое, или непосредственное, действие заключается в уничтожении организмов-вредителей, против которых оно и было направлено. Но также важно учитывать и непрямое, или опосредованное действие пестицидов. Это воздей­ствие (гибель или отравление) на все те группы организмов, против которых оно не было предусмотрено. Иногда такому воздействию пестицидов подвергается и сам человек, потребляющий обработанные продукты или растения.

Чаще всего отрицательному опосредованному действию пестицидов подвергаются виды, включенные в пищевые цепи. Поедая организмы, на которые непосредственно воздействовали пестицидами, их потребители по­лучают более высокие дозы отравлений, так как накапливают яды в своих телах. В результате воздействию подвергается большое число взаимосвя­занных видов, вплоть до деструкторов (падальщиков, или редуцентов).

Также опасно накопление пестицидов в неживой природе - в грунто­вых водах или почве. Учитывая, что данные отравляющие вещества мо­гут обладать высокой стойкостью, их систематическое применение легко может привести к накоплению дозы, превышающей ПДК, и прямому отравлению разнообразных организмов на этих территориях.

Знание и понимание

1. Что такое пестициды? Для чего их изобретают и применяют?
2. Охарактеризуйте виды пестицидов в зависимости от того, против каких организмов они могут быть направлены.

Применение

1. Определите связь между свойствами пестицидов и выгодой их при­ме пения.
2. Назовите причины, по которым отдаются предпочтения тем или иным видам пестицидов.

Анализ

1. Проанализируйте этапы перехода молекул пестицидов по трофическим уровням, если предположить, что при их применении первыми орга­низмами были растения, вторыми насекомые-паразиты, питающие­ся растениями. Учтите, что данные вещества не разрушались в телах растений и при вспашке земель попадали в почву вместе с неисполь­зуемыми частями растении (ботвой, корнями и т. д.).
2. Выскажите свое мнение о причинах неэффективности применения пес­тицидов.

Синтез

1. Порассуждайте, почему при применении ДДТ часто происходит пара­доксальная вещь: первое применение эффективно и ведет к массовой гибели вредителей. Однако после последующих применений числен­ность вредителей резко возрастает.
2. Оцените реальную ситуацию. В США применение ДДТ против мелких кровососущих насекомых мокрецов на озере Клир-Лейк привело к тому, что после первой и второй обработок погибло 99% организмов- мишеней. Третья обработка вообще не дала результата, но полностью погибла популяция чомги рыбоядной птицы. Ниже приводятся дан­ные по концентрации ДДТ на разных пищевых уровнях.

Оценка

1. Напишите реферат о применении биологических мер борьбы с вреди­телями, в том числе генно-модифицированных организмов как альтер­нативу применения пестицидам.
2. Оцените экономические и экологические последствия: 1) отказа от пестицидов; 2) применения генно-модифицированного картофеля с генами белладонны; 3) разведения насекомых естественных врагов капустной и репной белянки.