Экологические исследования показывают, что за последние десятилетия всевозрастающее воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. НТР вовлекает в производство огромные массы природных ресурсов. Только за один ХГХ век человечество извлекло из недр Земли 22711 тыс. т. свинца, 11373 тыс. т. цинка. Ежегодно человек выносит на поверхность Земли более 4 куб. км горных пород. Сегодня человек освоил девственный ландшафт на 55% территории суши.
Негативное действие антропогенных процессов проявляется во всех элементах биосферы. Быстрое загрязнение атмосферы началось в XIX веке Хвостом потребления всех видов топлив. Загрязнение атмосферы отрицательно действует на человека, фауну и флору, а также на сооружения и технику.
Основными загрязнениями воздуха городов являются:
- Канцерогенные вещества (3,4-бензопирен от сгорания угля, алифатияеские эпоксиды, образующиеся из нефтянных топлив, мелкодисперсная пыль, волокнистая асбестовая пыль, аэрозоли свинца, марганца и др.).
- Раздражающие вещества (сернистый и серный ангидриды, окислы азота, пары соляной, азотной и серной кислот, сероводород, фосфор и его соединения, всевозможная пыль).
Загрязнение атмосферного воздуха, как правило, не вызывает острых отравлений, интоксикация протекает в хронической форме, что делает ее не менее вредоносной. Сернистый и серный ангидриды, окислы азота, пары кислот, загрязняющие воздух, приводят к болезням дыхательных путей, заболеваниям глаз.
При неблагоприятных сочетаниях атмосферных условий в городах появляется смесь тумана и дыма с высоким содержанием сернистого газа, сажи. Такой смог в Лондоне (1952 г.) погубил более 4000 человек. В условиях сухого тумана при влажности около 70% и солнечного света возникает фотохимический туман в процессе сложных фотохимических превращений в смеси углеводородов и окислов азота автомобильных выбросов. При этом образуются новые вещества со значительно большей токсичностью. Фотохимический туман - искусственное явление, созданное человеком.
За последние 20 лет кислотность воды, выпадающей дождем, на востоке США, Западной Европе увеличена в 100-1000 раз по сравнению с нормой. Сернистый ангидрид разрушает хлорофилл, содержащийся в листьях деревьев. Небольшое превышение нормы содержания в воде фтора приводит к нарушению биосинтеза.
В атмосферном воздухе всегда присутствует озон в концентрации 10%. Он защищает жизнь на Земле от губительного воздействия ультрафиолетовых излучений солнца. В настоящее время обнаружено разрушение озонового слоя под действием фреонов, которые широко используются в быту.
Сжигание в огромных количествах топлива ежегодно вносит в атмосферу не менее 1*1010 т углекислоты, что увеличивает ее концентрацию на 0,2% в год. А полный обмен СО2 в атмосфере происходит за 300-500 лет. В силу этого за последнее десятилетие содержание СО2 в атмосфере нарастает. Поскольку СО2 пропускает солнечную радиацию и не пропускает инфракрасные излучения, создается тепличный эффект, который может привести к нарушению теплового баланса на Земле.
Загрязнение воды отрицательно действует на биосферу. Вредные вещества из загрязненной воды воздействуют на кожный покров организма, слизистую оболочку и могут поступать в организм с пищей. Наибольшей вред биосфере наносят примеси в воде химических веществ. Даже небольшое увеличение концентрации некоторых загрязнений наносят существенный вред живым организмам. Наибольший вред наносят следующие загрязнения воды:
- Тяжелые металлы: свинец, кадмий, хром, ртуть, бериллий и др. Кадмий вызывает заболевание костей. Хром поражает кожу (отеки, экзема). Ртуть вызывает хроническое отравление, нарушения в центральной нервной системе. Бериллий является ядом общетоксичного действия с высокой степенью кумуляции, поражающим центральную нервную систему.
- Химические вещества: цианиды, мышьяк, фтор, бор и др. Так, концентрация фтора свыше 1,5 мг/л вызывает флюороз, поражающий кости человека.
- Пестициды, используемые при обработке сельскохозяйственных угодий. Их вредные действия на биосферу зависят от вида продукта и формы его применения.
- Бактериальные загрязнения воды возбудителями инфекционных заболеваний приводят к эпидемиям (холера, брюшной тиф, сибирская язва, дизентерия и др.).
- Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), нарушающие аэрацию воды и процесс самоочищения, стимулируют размножение микрофлоры (кишечные палочки, брюшной тиф и др.).
Указанные загрязнения приводят к заболеванию животных и растений. И прежде всего пагубно действуют на жизнь водных организмов уменьшение кислорода в воде вследствие загрязнения нефтепродуктами, а также тепловое загрязнение водоемов. Последнее нарушает термический и биологический режим водоемов.
Машиностроение является основой индустрии и развивается более высокими темпами, чем другие отрасли. Отсюда особая актуальность развития экологически чистого машиностроения. Для решения указанной задачи разрабатываются методы социально-экономического прогнозирования развития отраслей на основе использования моделей процессов загрязнения: "модели источников загрязнения", "модели загрязнений". Моделирование дает рекомендации по разработке технических, технологических и организационных мер по очищению окружающей среды.
Экономический расчет ущерба от загрязнения окружающей среды представляет большую сложность. По данным США, общий экономический ущерб страны от загрязнений атмосферы составляет 16 млрд. долл. в год.