Na przestrzeni ostatnich dwóch wieków coraz bardziej zauważalne jest to, że człowiek nie tylko zamieszkuje i korzysta z zasobów Ziemi ale także ją zmienia a nawet nieodwracalnie niszczy. Człowiek coraz mocniej ingeruje w szatę roślinną, stosunki wodne, zasoby surowcowe czy stan czystości środowiska naturalnego. Często zmiany nie są efektem złego zamierzenia ludzi ale jedynie dążeniem do zaspokojenia potrzeb jednostek jak i całych społeczności. Wszyscy mają jednakowe prawa do korzystania a dobrodziejstw ziemi dlatego nie dziwi chęć korzystania z nich. Niestety człowiek czasami zapomina o równowadze pomiędzy nim jako elementem ekosystemu Ziemia a zmianami jakie w nim wywołuje. Doprowadza to do katastrof. Katastrofą nazywamy takie zmiany środowisku, najczęściej powstałe w stosunkowo krótkim czasie, które nie mogą być zneutralizowane przez samo środowisko na drodze samooczyszczenia i powrotu do równowagi. W trakcie katastrofy powstaje duże realne zagrożenie dla ludzi i świata roślin, zwierząt. Pojęcie funkcjonujące w ekologii tez mówi nam jak trwałe są zmiany w wyniku katastrofy. Dla ekologów jest to trwała ii nieodwracalna zmiana w ekosystemach. W jej wyniku nie mogą się w naturalny sposób wytworzyć inne relacje w ekosystemie. Dokonują się także nieodwracalne zmiany ilościowe i jakościowe w łańcuchu pokarmowym. Katastrofa nie musi być jednak efektem gwałtownej zmiany. Czasami przyczyna katastrofy kumuluje się przez długi czas i objawia się dopiero w momencie przekroczenia zdolności pochłaniania środowiska. Najczęściej słyszymy o katastrofach naturalnych spowodowanych przez: powodzie, cyklony, trzęsienia ziemi, susze, wybuchy wulkanów, powietrzne, lawiny, osuwiska, wiry (trąby), ogromne pożary lasu i innych formacji, silne mrozy a także lokalny wzrost liczebności pasożytów roślin takich jak szarańcza. Druga grupa to katastrofy spowodowane przez człowieka na skutek jego błędu lub na skutek awarii losowej w cyklu technologicznym. Mogą to być katastrofy komunikacyjne połączone z uwolnieniem się ładunku, awarie w energetyce zawodowej szczególnie atomowej, uwolnienie się substancji chemicznych z zakładów przemysłowych lub instalacji transportujących. Człowiek również zanieczyszcza wody morskie poprzez awarię tankowców i masowców. Bardzo trudno usuwalne z otoczenia są zanieczyszczenia węglowodorami, szczególnie pochodnymi ropy naftowej. Deforestacja i katastrofy demograficzne również zostały zakwalifikowane jako katastrofy antropologiczne. Dochodzi również do połączenia katastrof naturalnych i antropogenicznych co może spowodować nawet globalny ich zasięg. Tylko przestrzeganie zasad racjonalnego korzystania ze środowiska i jego ochrony może zapobiec katastrofom ekologicznym.
W rzeczywistości naturalne potrzeby człowieka są bardzo niewielkie. Większość z tych, które rzekomo musimy zaspokoić jest wytworem kultury i stylu życia często narzuconym przez określone społeczności. Człowiek prowadzi swoje życie w środowisku przyrodniczym na które składają się elementy ożywione i nieożywione a także wprowadzone sztucznie przez człowieka. Nie jest ono w wyniku jego działań już w pełni naturalne poza niewielkimi obszarami. Miały na to wpływ głównie intensywny rozwój przemysłu w ostatnich 200 latach oraz towarzyszący temu wzrost liczby ludności. Początkiem niekorzystnych zmian był okres pierwszej rewolucji przemysłowej. Wtedy zastąpiono naturalne odnawialne źródła energii w postaci drewna, torfu, siły mięśni, wody i wiatru. Wprowadzono intensywnie wykorzystanie mineralnych paliw co pozwoliło na zwiększenie skali produkcji i tempa ich pozyskania bez oczekiwania na odnowienie. W tym też okresie zastosowano nowe ulepszone urządzenia, pozwoliło to zmechanizować czynności kosztem zużycia paliw. Jego przejawem jest powstanie społeczeństw przemysłowych. Dla wielu początkiem szybkim zmian i dużego zagrożenia są wczesne lata 40. kiedy zaczęto eksperymentować z energią atomową, ruszył gwałtowny rozwój komunikacji, nastąpił postęp w takich dziedzinach jak chemie przemysłowa.
Najbardziej podnoszona kwestią oddziaływania człowieka na środowisko jest jego zanieczyszczanie. Zanieczyszczenie to dostarczenie do powietrza, wody, gleby lub na powierzchnię substancji stałych, lotnych, płynnych lub energii w jednostkach lub układzie, który powoduje ujemne skutki dla środowiska (wody, klimatu) lub człowieka oraz może powodować zniszczenia w wytworach jego działalności. Taka dostawa może mieć charakter naturalny (erupcje wulkaniczne) lub być wynikiem oddziaływania człowieka. Zanieczyszczenie środowiska może być efektem długotrwałego dostarczania zanieczyszczeń lub efektem jednorazowego zdarzenia. Może to być awaria instalacji w elektrowni jądrowej, zanieczyszczenie wód w wyniku katastrof morskich lub wypadków komunikacyjnych. W przypadku zanieczyszczenia powietrza jest powodowane ono głównie przez:
- Lotne frakcje zanieczyszczeń w postaci tlenków i związków takich jak: CO i CO2, SO2 i SO3, NOx, NH3.
- Frakcje stałe w postaci pyłów, popiołów, sadzy, związków metali ciężkich
- Mikroorganizmy w postaci bakterii, wirusów, grzybów nie znajdujących się w czystej atmosferze lub w mniejszym stężeniu.
- Cieczy w postaci aerozolu substancji szkodliwych
Należy pamiętać o skomplikowanych mechanizmach funkcjonowania atmosfery. Zakłócanie przez człowieka mechanizmów nią rządzących powoduj powstanie nieraz bardzo szkodliwych konsekwencji. Dzieje się tak w przypadku zmniejszenia ilości ozonu i zwiększenia stężenia dwutlenku węgla. Skala może i jest globalna ale stała się skutkiem działalności przez stosunkowo krótki czas. Takie zmiany mogą oczywiście zachodzić w znacznie mniejszej skali jak na przykład zniszczenie szybów naftowych podczas wojny w Kuwejcie.
Dla wód powierzchniowych i podziemnych największe zagrożenie stanowią spuszczane do nich ścieki, mikroorganizmy chorobotwórcze także mniej szkodliwe ale zawarte w zbyt dużych stężeniach. W wodach przepływających przez obszary osadnictwa najczęściej identyfikowane są takie zanieczyszczenia jak: środki ochrony roślin uprawnych, substancje czynne, metale (ołów, chrom, rtęć, miedź i cynk) oraz spuszczane wody o zbyt wysokiej temperaturze. Ich największym źródłem są systemy kanalizacyjne i instalacje przemysłowe. Innymi poważnymi źródłami są: rolnictwo, komunikacja śródlądowa wodna, odpady stałe źle utylizowane i składowane.
Jeśli to w glebie znajdują się pierwiastki nie budujące jej pierwotnie lub szkodliwe związki to wiemy, że została ona skażona. Dostają się one do gleby poprzez funkcjonowanie systemu komunikacyjnego, z zanieczyszczeń poprzemysłowych i bytowo-komunalnych, emitorów pyłów i gazów szkodliwych i z rolnictwa. Jako zanieczyszczenia w glebie najczęściej identyfikowane są: substancje zwalczające chwasty i szkodniki, związki metali ciężkich, azotany i azotyny. W sposób znaczący mogą one obniżać zdolności produkcyjne gleby i uszkadzać rośliny.
Za najbardziej niebezpieczne dla dalszego funkcjonowania ekosystemów uznano takie związki i substancje jak: dwutlenek węgla, tlenek węgla, związki siarki w postaci jej tlenków, tlenki azotu, fosforany jako przyczyna eutrofizacji wód, metale ciężkie odkładające się w organizmach żywych, węglowodory w tym ropa naftowa, pestycydy, nadmierne promieniowanie. Dla człowieka ma też duże znaczenie zanieczyszczenie pomieszczeń, budynków czy przestrzeni półotwartych w miastach. Notowane są tutaj podwyższone stężenia dwutlenku i tlenku węgla, substancji lotnych organicznych i nieorganicznych, zmniejszone stężenie tlenu czy podwyższone radonu. W miejscach bytowania dużym problemem jest niska jakość wód i żywności. Podstawa dla szczegółowego badania i monitorowania zanieczyszczeń jest oczywista: nie da się chronić nie wiedząc przed czym i ile tego jest.
Zapobieganie skażeniom i zniszczeniu środowiska naturalnego jest celem ochrony przyrody. Ma ona za zadanie izolować przed niekorzystnym wpływem człowieka wszystkie składniki przyrody oraz starać się zachowywać ich naturalny charakter. Przebiega to w myśl praw natury i dla jego dobra a działania człowieka staja się podporządkowane celom ochrony. Doprowadza się do stanu równowagi pomiędzy potrzebami środowiska a rozwojem wytworów materialnych człowieka. Człowiek stara się chronić przyrodę na każdym szczeblu a swoje działania koncentruje na zahamowaniu wpływu cywilizacyjnego na chronioną przyrodę. W zakresie ochrony powietrza działa się w kierunku obniżenia emisji skażeń i usuwanie ich z emitowanych dymów i spalin komunikacyjnych. Ogranicza się ich emisje również emisje szkodliwych substancji z hałd, składowisk i zakładów. Szkodliwość funkcjonowania człowieka ogranicza się poprzez:
- Zwiększanie ekologiczności paliw stałych i płynnych poprzez na przykład odsiarczanie
- Dostosowywanie jakości paliw do zmieniających się warunków klimatycznych i ekonomicznych na przykład w celu uniknięcia smogu w mieście
- Udoskonalanie procesów technologicznych
- Filtracje spalin w celu obniżenia emisji szkodliwych związków
- Zagospodarowywanie odpadów i ich utylizacja
- Alternatywne źródła energii jako nowy trend w energetyce
Przy oczyszczaniu gazów stosuje się najczęściej metody mechaniczne ale są również metody chemiczne. Takimi metodami są filtracja przez system specjalnych filtrów mechanicznych, pochłanianie przez ciecze, pochłanianie przez ciała stałe. W przemyśle energetycznym odsiarcza się spaliny metodą suchą lub mokrą absorbując ją i wytwarzanie gipsu. Wody również podlegają oczyszczaniu i przywracaniu im klasy czystości jak najwyższej. Wykonuje się to na dwa różne sposoby. Pierwsze to przywracanie czystości skażonych wód już znajdujących się w obiegu hydrologicznym. Drugi to zatrzymywanie ścieków u źródła lub ich kolektorowanie zbiorcze i oczyszczanie. Większym problemem jest ochrona zbiornika wód podziemnych przed skażeniami. Ich oczyszczenie niej jest praktycznie możliwe więc można je tylko chronić. Dlatego szczególnie ważne jest odpowiednie lokalizowanie i zabezpieczanie wysypisk. Ochrona wód w rzekach ma wpływ na stan wody w morzach. W ich przypadku również nie jest możliwe oczyszczanie bezpośrednie. Można tylko dbać o stan wody wpadającej do morza, ograniczyć wielkość dostarczanych odpadów z lądu i kontrolować gospodarkę odpadami na okrętach pływających po morzach. Chroni się oczywiście również zewnętrzna powłokę litosfery czyli glebę. Najlepszym jej sposobem ochrony jest racjonalne gospodarowanie. Nie można przekraczać norm wykorzystania gleby bez szkody dla jej stanu. Najcenniejsza jest wierzchnia warstwa gleby. Gospodarując na glebach należy stosować odpowiednie zabiegi agrotechniczne i stosować odpowiednie ilości nawozów i środków ochrony roślin. Powszechne jest wprowadzanie płodozmianu i nawożenia naturalnymi nawozami. Złoża kopalin to kolejny bardzo wrażliwy na zmiany element środowiska przyrodniczego. Kopaliny są i będą eksploatowane i chodzi tu raczej o ich całościowe zużycie na wyrobisku oraz zagospodarowanie złóż towarzyszących i skały płonnej. Jeśli już prowadzimy eksploatacje złóż to powinna się ona odbywać z jak najmniejszym zagrożeniem dla otoczenia. Chodzi tu głównie o gleby, wody powierzchniowe i podziemne. Wody powierzchniowe zagrożone są zasoleniem przez wody kopalniane a podziemne obniżeniem zwierciadła wód. Zadbać należy o rekultywacje i zagospodarowanie terenów po wyrobiskowych i hałd kopalnianych.
