Всіма галузями людського господарства щодня видобувається поч шануй 300 млн. Тонн речовин і матеріалів, спалюється близько 30 млн т палива, використовується 2 млрд м 3 води і 65 млрд м 3 кисню. Все це супроводжується витрачанням природних ресурсів і масовані забрудненням середовища. Так, на рис. 13.10 показаний потік енергії і круговорот речовини в сучасному промислово розвиненому суспільстві.
Мал. 13.10. Потік енергії і круговорот речовини в сучасному
промислово розвиненому суспільстві (по Ф. Рамаді, 1981)
Значні ресурси та екологічні проблеми пов'язані з технічною енергетикою і промисловим виробництвом, включаючи і пром-технології в сільському господарстві. Так, спалювання 10 Г викопного палива. як і біологічне окислення більше 5 Г рослинної біомаси при згодовуванні сільськогосподарським тваринам, пов'язане зі споживанням 34-35 Г кисню і поверненням в атмосферу 39- 40 Г ^ вуглекислого газу, 9-10 Г вологи (не включаючи техногенного випаровування вільної води). Крім того, в повітря потрапляють продукти неповного згоряння, різні пиледимовие аерозолі, оксиди, солі, значна маса різноманітних летких речовин, які виділяються в процесі виробництва, роботі автотранспорту. Загальна маса цих домішок становить 2 Г на рік. У середу при цьому виділяється до 400 ЕДж теплоти, що створює загрозу теплового забруднення планети.
Понад 100 Г твердих і рідких відходів утворюється за рік добувною та переробною промисловістю. Близько 15% потрапляє зі стоками у водойми, решта додається до відвалам, так званої «порожньої породи», звалищ, сховищ і поховань промислових відходів.
Таким чином, критичну ситуацію в кінці XX ст. утворюють такі негативні тенденції.
1. Споживання ресурсів Землі настільки перевищило темпи їх природного відтворення, що виснаження природних багатств стало помітно впливати на їх використання, на національну і світову економіку, призвело до необоротного збіднення літосфери і біосфери.
2. Відходи, побічні продукти виробництва і бига забруднюють біосф-ру, викликають деформації екологічних систем, порушують глобальний кругообіг речовин і створюють загрозу для здоров'я людства (рис. 13.11).
Мал. 13.11. Шляхи порушення діяльністю людини стійкого
Мал. 13.12.Модель можливих негативних екологічних
Істотною відмінністю антропогенного масообміну від біотичного кругообігу речовин в природі є те, що перший не утворює або майже не утворює замкнутих циклів. Він істотно розімкнути як в якісному, так і кількісному відношенні. Може бути реально відновлена тільки частина вилучених людиною з природи біологічних ресурсів. Може бути утилізована биотой або нейтралізована в результаті біогеохімічної міграції речовин тільки частина відходів виробництва. Темпи відновлення, утилізації та нейтралізації в сучасну епоху відстають від темпів вилучення ресурсів і забруднення середовища. Найбільш характерно це для великих промислових міст (рис. 13.13 та 13.14).
Мал. 13.13. Массообмен сучасного промислового міста (т / добу)
Мал. 13.14. Взаємодія міста і природного середовища
У межах великих міст змінені всі елементи навколишнього середовища. У зв'язку з тим, що антропогенний обмін становить істотну частину біосферного кругообігу речовин, то своєю розімкненням він порушує необхідну високу ступінь замкнутості глобального біотичного кругообігу, вироблену в тривалій еволюції і що є найважливішою умовою стаціонарного стану біосфери. Антропогенні впливи впливають і на кругообіг води, кисню, вуглецю, азоту, фосфору, сірки.
В одних випадках вплив господарської діяльності людини на кругообіг води, або природний гідрологічний цикл, може бути цілеспрямованим, в інших - випадковим, непередбаченим (рис. 13.15).
Мал. 13.15. Антропогенний вплив на круговорот
води (природний гідрологічний цикл),
Так, кількість опадів в промислових регіонах, як правило, збільшується. Причиною цього служить велика кількість дрібних частинок мінеральних речовин, що прискорюють конденсації водяної пари. Інший приклад - посилення стоку води в результаті знищення рослинного покриву. Як відомо, рослинний покрив (дерева, трави та ін.) Вловлюють і утримують воду, що просочується в грунт. Знищення рослинності підсилює стік води і може призвести до повені. Нерідко людина штучно перешкоджає стоку річкових і озерних вод, наприклад в океани. У таких випадках відбувається забруднення води хімічними та біологічними відходами.
Діяльність людини порушує природний баланс кругообігу вуглецю (рис. 13.16).
Мал. 13.16. Антропогенний вплив на круговорот вуглецю
Дж. Мітчелл (1979) вважає, що в кінці XX в.ожідаемое підвищення температури поверхні Землі проявиться досить чітко. Він також вважає, що до часу, коли обурення клімату від підвищеного вмісту СО2 проявить себе в повній мірі, і яке, можливо, настане через тисячоліття або пізніше, температура земної атмосфери в глобальному масштабі може перевершити найвищі рівні, які відбуваються за минулі мільйони років історії Землі.
Людина втручається і в природний круговорот азоту (рис. 13.17).
Мал. 13.17. Антропогенний вплив на кругообіг азоту
Крім того, оксиди азоту, потрапляючи в атмосферу, грають істотну роль в утворенні смогу. Надлишок нітратів, що потрапляють у водойми в ре-док нерозумного застосування добрив в сільському господарстві, призводить до розвитку в цих водоймах колосальних популяцій водоростей і, як наслідок, до евтрофізація водойм. Викид аміаку і різних окислів азоту в атмосферу становлять щорічно 200-3 50 млн т, певна частина яких повертається на поверхню грунту або водойм у вигляді «кислих опадів», що викликають згубні зміни в екосистемах.
У ряді регіонів біосфери антропогенний надходження азоту в екосистеми переважає над усіма іншими джерелами. Наприклад, в США з 21 млн т азоту, щорічно надходить в грунти, на атмосферні опади припадає 5,6 млн т, на биогенную фіксацію - 4,8 млн т, на мінеральні добрива - 7,5 млн т.
Мал. 13.18. Зміна кругообігу фосфору в результаті
господарської діяльності людини
Втрати фосфору роблять його кругообіг менш замкнутим. Ці порушення пов'язані з наступними антропогенними факторами.
1. Витяг фосфору з руд і шлаків, виробництво і застосування добрив для сільського господарства. 2. Виробництво препаратів, що містять фосфор і використовуваних в індустрії і побуті. 3. Виробництво великої кількості фосфоровмісних продуктів і кормів, вивезення та споживання їх в зонах концентрації населення. 4. Видобуток морепродуктів і споживання їх на суші, яке включає у себе перерозподіл біогенних фосфатів з океану на сушу.
П. Дювіньо (1967) підкреслював, що «.положеніе одного разу виявиться вельми загрозливим, і можна погодитися з Велсі, Хакслі і Уїлс (1939) в тому, що фосфор найбільш слабка ланка в життєвому ланцюзі, що забезпечує існування людини».