Поиск репетиторов

Выберите предмет
Все рефераты » Биология » Антропогенное воздействие на биосферу
Эффективная подготовка к экзаменам по БиологииПодобрать репетитора

Антропогенное воздействие на биосферу

Страница 1 из 2




Сургутский государственный университет

кафедра биологии








РЕФЕРАТ


Тема: «АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ».












Выполнил студент:

группа №382

Папин Олег Сергеевич

Проверила преподаватель:

Елена Петровна Алёхина













Сургут 1998

План.



Введение.

1. Современное состояние природной среды.

2. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы. Загрязнение атмосферы.

 Почва - важная составляющая часть биосферы. Загрязнение почвы.

 Вода - основа жизненных процессов в биосфере. Загрязнение природных вод.

 Радиация в биосфере

6. Экологические проблемы биосферы.

Заключение.

Используемая литература.







































Введение.



Человек всегда использовал окружающую среду в основ­ном как источник ресурсов, однако в течение очень дли­тельного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце дошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятель­ности обратили на себя внимание ученых. В первой полови­не нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек по­стоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилиза­ции. Это создает угрозу и существованию биосферы, и само­го человека. Изучив эту главу, вы узнаете:

- о современном состоянии природной среды;

- об основных источниках загрязнений биосферы;

- о путях охраны окружающей среды от загрязнений.






















1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ



Рассмотрим некоторые черты современного состояния биосферы и процессы, происходящие в ней.

Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоро­том огромных масс вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с учас­тием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в обо­рот вещества.

Как уже говорилось, с появлением и развитием челове­чества процесс эволюции заметно видоизменился. На ран­них стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких жи­вотных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдель­ных видов животных. По мере развития цивилизации, осо­бенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и мине­рального, косного.

Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение лесов в Европе, Северной Америке, Выпас скота в больших масштабах приводил к гибели лесов и травяного покрова, к эрозии (разрушению) почвенного слоя (Средняя Азия, Северная Африка, юг Ев­ропы и США). Истреблены десятки видов животных в Ев­ропе, Америке, Африке.

Ученые предполагают, что истощение почв на террито­рии древнего центральноамериканского государства майя в результате подсечно-огневого земледелия явилось одной из причин гибели этой высокоразвитой цивилизации. Анало­гично в Древней Греции исчезли обширные леса в резуль­тате вырубки и неумеренного выпаса скота. Это усилило эрозию почвы и привело к уничтожению почвенного покро­ва на многих горных склонах, повысило засушливость кли­мата и ухудшило условия ведения сельского хозяйства.

Строительство и эксплуатация промышленных предпри­ятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетичес­кими и материальными процессами, происходящими в био­сфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально числен­ности населения и даже опережает его прирост.

Предупреждая о возможных последствиях расширяю­щегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (производимой человеком) деятельности про­являются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изме­нении климата. Антропогенные воздействия приводят к на­рушению практически всех природных биогеохимических циклов.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 млрд т углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода. Природный запас СО2 в атмосфере составляет величину порядка 50 000 млрд т. Эта величина колеблется и зависит, в частности, от вулканической активности. Однако антропогенные выбросы углекислого газа превышают естествен­ные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести к за­метным изменениям климата и соответственно к наруше­нию складывавшихся в течение миллионов лет равновес­ных связей в биосфере.

Итогом нарушения прозрачности атмосферы, а следова­тельно, и теплового баланса может явиться возникновение « парников ого эффекта», то есть увеличения сред­ней температуры атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяние ледников полярных областей, по­вышение уровня Мирового океана, изменение его соленос­ти, температуры, глобальные нарушения климата, затопле­ние прибрежных низменностей и многие другие неблаго­приятные последствия.

Выброс в атмосферу промышленных газов, включаю­щих такие соединения, как окись углерода СО (угарный газ), окислы азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов.

Неуправляемое влияние на климат в совокупности с нерациональным ведением сельского хозяйства способны привести к значительному снижению плодородия почв, большим колебаниям урожайности культур. По данным экспертов ООН, в последние годы колебания про­дукции сельского хозяйства превышали 1%. А ведь уменьшение производства продовольствия даже на 1% может привести к гибели от голода десятков миллионов человек.

Катастрофически сокращаются леса на нашей планете, Нерациональные вырубки лесов и пожары привели к тому, что во многих местах, некогда сплошь покрытых лесами, к настоящему времени они сохранились лишь на 10-30% территории. Площадь тропических лесов Африки уменьшилась на 70%, Южной Америки - на 60%, в Китае лишь 8% территории покрыто лесом.


Загрязнение природной среды. Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), характеризуют термином загрязненность. В общем виде загрязненность - это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия.

Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосф­еру в целом.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагопри­ятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может вызывать из­менение их численности и биомассы, рождаемости, смерт­ности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняю­щие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соот­ношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространст­венная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание - над продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естествен­ных причин - извержения вулканов, землетрясений, ка­тастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное за­грязнение - результат деятельности человека.

В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосхо­дит мощность естественных. Так, природные источни­ки окиси азота выбрасывают 30 млн т азота в год, а антропогенные - 35-50 млн т; двуокиси серы, соот­ветственно, около 30 млн т и более 150 млн т. В резуль­тате деятельности человека свинца попадает в биосфе­ру почти в 10 раз больше, чем в процессе природных загрязнений.

Загрязняющие вещества, возникшие в результате хо­зяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углеро­да, серы, азота, тяжелые металлы, различные органичес­кие вещества, искусственно созданные материалы, радио­активные элементы и многое другое.

Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и возду­хом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, зна­чительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные за­грязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие силь­ным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

Каждый загрязнитель оказывает определенное отрица­тельное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает 'для каждого загрязняю­щего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и пре­дельно допустимую концентрацию (ПД К) его в природной среде.

Предельно допустимый сброс (ПДС) - это масса за­грязняющего вещества, выбрасываемого отдельными ис­точниками за единицу времени, превышение которой при­водит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для здоровья человека. Предельно допус­тимая концентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказы­вает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК учитывает­ся не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.

Специальные службы мониторинга (наблюдения) окру­жающей среды осуществляют контроль за соблюдением ус­тановленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических про­изводств, атомных электростанций и других промышлен­ных объектов. Службы мониторинга имеют право приме­нять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.

Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие выражается в истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабы использования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в некото­рых регионах (например, в угольных бассейнах). Если на заре цивилизации человек использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, в начале XX вт­екало 60, то сейчас более 100 - почти всю таблицу Менде­леева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд т руды, топлива, минеральных удобрений.

Быстрый рост потребностей в топливе, металлах, мине­ральном сырье и их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов, при сохранении современных темпов добычи и потребления разведанные запасы нефти будут исчерпаны уже через 30 лет, газа - через 50 лет, угля - через 200. Аналогичная ситуация сло­жилась не только с энергетическими ресурсами, но и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через 5О0-6ОО лет, железа - 250 лет, цинка - 25 лет, свин­ца - 20 лет) и минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера.

Вот далеко не полная картина экологической ситуации на нашей планете в настоящее время. Даже отдельные ус­пехи природоохранной деятельности не могут заметным об­разом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы.


2. АТМОСФЕРА - ВНЕШНЯЯ ОБОЛОЧКА БИОСФЕРЫ. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ.


Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного то шара атмосферы определяет общий тепловой режим по­верхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.

Современный газовый состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компо­нентов - азота (78,09%) и кислорода (20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных газов (не­он, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диок­сидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической дея­тельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, живот­ного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар.

Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекис­лый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.

Кислород играет важнейшую роль в жизни большинст­ва живых организмов нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедея­тельности фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, на­дежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.

Современная .атмосфера содержит едва ли двадцатую часть кислорода, имеющегося на нашей планете. Главные .запасы кислорода сосредоточены в карбонатах, в органи­ческих веществах и окислах железа, часть кислорода рас­творена в воде. В атмосфере, по-видимому, сложилось при­близительное равновесие между производством кислорода в процессе фотосинтеза и его потреблением живыми организ­мами. Но в последнее время появилась опасность, что в результате человеческой деятельности запасы кислорода в атмосфере могут уменьшиться. Особую опасность представ­ляет разрушение озонового слоя, которое наблюдается в последние годы. Большинство ученых связывают это с дея­тельностью человека.

Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним вступает в реакцию большое количество органических и неорганических веществ, а также водород, соединяясь с которым кислород образует воду.

Углекислый газ (диоксид углерода) используется в про­цессе фотосинтеза для образования органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообраз­ных механизмах круговорота веществ в природе. Содержание углекислого газа в воздухе, который мы вды­хаем, примерно одинаково в различных районах планеты. Исключение составляют крупные города, в которых содер­жание этого газа в воздухе бывает выше нормы.

Некоторые колебания содержания углекислого газа в воздухе местности зависят от времени суток, сезона года, биомассы растительности. В то же время исследования по­казывают, что с начала века среднее содержание углекис­лого газа в атмосфере, хотя и медленно, но постоянно уве­личивается. Ученые связывают этот процесс главным обра­зом с деятельностью человека.

Азот - незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфе­ра - неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно исполь­зовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.

Частично азот поступает из атмосферы в экосистемы в виде оксида азота, образующегося под действием электри­ческих разрядов во время гроз. Однако основная часть азота поступает в воду и почву в результате его биологичес­кой фиксации. Существует несколько видов бактерий и сине-зеленых водорослей (к счастью, весьма многочислен­ных), которые способны фиксировать азот атмосферы. В результате их деятельности, а также благодаря разложе­нию органических остатков в почве растения-автотрофы получают возможность усваивать необходимый азот.

Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Несмотря на то что круговорот азота сложнее, чем круговорот углерода, он, как правило, происходит бы­стрее.

Другие составные части воздуха не участвуют в биохи­мических циклах, но наличие большого количества загряз­нителей в атмосфере может привести к серьезным наруше­ниям этих циклов.

Загрязнение атмосферы. Различные негативные изме­нения атмосферы Земли связаны главным образом с изме­нением концентрации второстепенных компонентов атмо­сферного воздуха.

Существует два главных источника загрязнения атмо­сферы: естественный и антропогенный . Естественный ис­точник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лес­ные пожары, процессы разложения растений и животных.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетичес­кого комплекса, транспорт, различные машиностроитель­ные предприятия .

По данным ученых (1990 е.), ежегодно в мире в резуль­тате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд т оксидов углерода, 190 млн т оксидов серы, 65 млн т оксидов азота, 1,4 млн т хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком).

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмо­сферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практичес­ки постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения возду­ха свинцом.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказыва­ется на состоянии природных экосистем, особенно на зеле­ном покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса их самочув­ствие.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диок­сидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лес­ным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страда­ют от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достиг­ла 1 млн га. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн га лесных мас­сивов .

Особенно сильно страдают зеленые насаждения в про­мышленных городах, атмосфера которых содержит боль­шое количество загрязняющих веществ.

Воздушная экологическая проблема истощения озоново­го слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарк­тидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

3. ПОЧВА - ВАЖНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ

БИОСФЕРЫ. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ.


Почва - верхний слой суши, образовавшийся под влиянием растений, животных, микроорга­низмов и климата из материн­ских горных пород, на которых он находится. Это важ­ный и сложный компонент био­сферы, тесно связанный с други­ми ее частями.

В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:

- минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;

- детрит - отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;

- множество живых организмов - от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.

Таким образом, почва - биокосная система, основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными ор­ганизмами.

В своем развитии и формировании почвы проходят не­сколько этапов. Молодые почвы являются обычно результатом выветривания материнских горных пород или пере­носа отложения осадков (например, аллювия). На этих суб­стратах поселяются микроорганизмы, пионерные расте­ния - лишайники, мхи, травы, мелкие животные. Посте­пенно внедряются другие виды растений и животных, со­став биоценоза усложняется, между минеральным субстра­том и живыми организмами возникает целая серия взаимо­связей. В результате формируется зрелая почва, свойства которой зависят от исходной материнской породы и климата.

Процесс развития почвы заканчивается, когда дости­гается равновесие, соответствие почвы с растительным покровом и климатом, то есть возникает состояние кли­макса. Таким образом, изменения почвы, происходящие в процессе ее формирования, напоминают сукцессионные изменения экосистем.

Каждому типу почв соответствуют определенные типы растительных сообществ. Так, сосновые боры, как правило, растут на легких песчаных почвах, а еловые леса предпочи­тают более тяжелые и богатые питательными веществами суглинистые почвы.

Почва является как бы живым организмом, внутри ко­торого протекают различные сложные процессы. Для того чтобы поддерживать почву в хорошем состоянии, необходи­мо знать природу обменных процессов всех ее составляю­щих.

Поверхностные слои почвы обычно содержат много ос­татков растительных и животных организмов, разложение которых приводит к образованию гумуса. Количество гуму­са определяет плодородие почвы.

В почве обитает великое множество различных живых организмов - эдафобионтов, формирующих сложную пи­щевую детритную сеть: бактерии, микрогрибы, водоросли, простейшие, моллюски, членистоногие и их личинки, до­ждевые черви и многие другие. Все эти организмы играют огромную роль в формировании почвы и изменении ее фи­зико-химических характеристик.

Растения поглощают из почвы необходимые минераль­ные вещества, но после смерти растительных организмов изъятые элементы возвращаются в почву. Почвенные орга­низмы постепенно перерабатывают все органические остат­ки. Таким образом, в естественных условиях происходит постоянный круговорот веществ в почве.

В искусственных агроценозах такой круговорот нару­шен, так как человек изымает значительную часть сель­скохозяйственной продукции, используя ее для своих нужд. Из-за неучастия этой части продукции в кругово­роте почва становится бесплодной. Чтобы избежать этого и повысить плодородие почвы в искусственных агроценозах, человек вносит органические и минеральные удобре­ния.

Загрязнение почв. В нормальных естественных услови­ях все процессы, происходящие в почве, находятся в равно­весии. Но нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек. В результате развития хозяйствен­ной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение. В настоящее время на каждого жителя нашей планеты приходится менее одного гектара пахотной земли. И эти незначитель­ные площади продолжают сокращаться из-за неумелой хо­зяйственной деятельности человека.

Громадные площади плодородных земель погибают при горнопромышленных работах, при строительстве предпри­ятий и городов. Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблю­дения правил агротехники приводит к возникновению эрозии почвы - разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром (рис. 58). Эрозия в настоящее время стала всемирным злом. Подсчитано, что только за последнее сто­летие в результате водной и ветровой эрозий на планете потеряно 2 млрд га плодородных земель активного сельско­хозяйственного пользования.

Одним из последствий усиления производственной дея­тельности человека является интенсивное загрязнение по­чвенного покрова. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения, радиоактивные эле­менты, а также удобрения и ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве.

К наиболее опасным загрязнителям почв относят ртуть и ее соединения. Ртуть поступает в окружающую среду с ядохимикатами, с отходами промышленных предприятий, содержащими металлическую ртуть и различные ее соеди­нения.

Еще более массовый и опасный характер носит загряз­нение почв свинцом. Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую среду с отходами выбрасыва­ется его до 25 кг. Соединения свинца используются в каче­стве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.

Вблизи крупных центров черной и цветной металлургии почвы загрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металлами. Во многих местах их концентрация в десятки раз превышает ПДК.

Радиоактивные элементы могут попадать в почву и на­капливаться в ней в результате выпадения осадков от атом­ных взрывов или при удалении жидких и твердых отходов промышленных предприятий, АЭС или научно-исследова­тельских учреждений, связанных с изучением и использо­ванием атомной энергии. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем в организмы животных и чело­века, накапливаются в них.

Значительное влияние на химический состав почв ока­зывает современное сельское хозяйство, широко исполь­зующее удобрения и различные химические вещества для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений. В настоящее время количество веществ, вовлекаемых в кру­говорот в процессе сельскохозяйственной деятельности, примерно такое же, что и в процессе промышленного про­изводства. При этом с каждым годом производство и при­менение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве возрастает. Неумелое и бесконтрольное использование их приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.

Особую опасность представляют стойкие органические соединения, применяемые в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве, в воде, донных отложениях водо­емов. Но самое главное - они включаются в экологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем в животных, а в конечном итоге попадают с пищей в организм человека.



  1. ВОДА - ОСНОВА ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

В БИОСФЕРЕ. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД .



Вода - самое распространенное неорганическое соеди­нение на нашей планете. Вода- основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода .в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присут­ствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10- 20% воды живыми организмами приводят к их гибели.

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, нахо­дятся взвешенные твердые частички. В 1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей.

Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2% . Большая часть пресных вод (85% ) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в резуль­тате круговорота воды.

С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным, так как к простому явлению физи­ческого испарения (превращения воды в пар) добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов. К тому же роль человека по мере его развития становится все более значительной в этом круго­вороте.

Круговорот воды в биосфере происходит следующим образом. Вода выпадает на поверхность Земли в виде осадков, образующихся из водяного пара атмосферы. Определенная часть выпавших осадков испаряется прямо с поверхности, возвращаясь в атмосферу водяным паром. Другая часть проникает в почву, всасывается корнями рас­тений и затем, пройдя через растения, испаряется в процес­се транспирации. Третья часть просачивается в глубокие слои подпочвы до водоупорных горизонтов, пополняя под­земные воды. Четвертая часть в виде поверхностного, реч­ного и подземного стока стекает в водоемы, откуда также испаряется в атмосферу. Наконец, часть используется жи­вотными и потребляется человеком для своих нужд. Вся испарившаяся и вернувшаяся в атмосферу вода конденси­руется и вновь выпадает в качестве осадков.

Таким образом, один из основных путей круговорота воды - транспирация, то есть биологическое испарение, осуществляется растениями, поддерживая их жизнедея­тельность. Количество воды, выделяющееся в результате транспирации, зависит от вида растений, типа раститель­ных сообществ, их биомассы, климатических факторов, времени года и других условий.

Интенсивность транспирации и масса испаряющейся при этом воды могут достигать весьма значительных вели­чин. У таких сообществ, как леса (с большой фитомассой и листовой поверхностью) или болота (с водонасыщенной мо­ховой поверхностью) транспирация в целом вполне сравни­ма с испарением открытых водоемов (океана) и нередко даже превышает его. В среднем для растительных сооб­ществ умеренного климата транспирация составляет от 2000 до 6000 м воды в год.

Величина суммарного испарения (с почвы, с поверхнос­ти растений и через транспирацию) зависит от физиологи­ческих особенностей растений и их биомассы, поэтому слу­жит косвенным показателем жизнедеятельности и продук­тивности сообществ. Растительность в целом выполняет роль грандиозного испарителя, существенно влияя при этом на климат территории. Растительный покров ланд­шафтов, особенно леса и болота, имеет также огромное водо-охранное и водорегулирующее значение, смягчая перепа­ды стока (паводки), способствуя удержанию влаги, препят­ствуя иссушению и эрозии почв.

Загрязнение природных вод. Под загрязнением водо­емов понимается снижение их биосферных функций и эко­номического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

Из других загрязнителей необходимо назвать металлы(например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения .

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к силь­ному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате пря­мого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, сте­кающей с поверхности обработанных сельскохозяйствен­ных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий- производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фос­фора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концент­рации питательных веществ в почве приводит к наруше­нию биологического равновесия в водоеме.

Вначале в таком водоеме резко увеличивается количе­ство микроскопических водорослей. С увеличением кор­мовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расхо­дованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняет­ся настолько, что он становится непригодным для суще­ствования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает» .

Одним из видов загрязнения водоемов является теп­ловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается ко­личество кислорода, увеличивается токсичность загряз­няющих воду примесей, нарушается биологическое рав­новесие.

В загрязненной воде с повышением температуры начи­нают бурно размножаться болезнетворные микроорганиз­мы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.

В ряде регионов важным источником пресной воды яв­лялись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйствен­ной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это за­грязнение настолько велико, что вода из них стала непри­годной для питья.

Человечество потребляет на свои нужды огромное коли­чество пресной воды. Основными ее потребителями явля­ются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее во­доемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлоз­но-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потреби­тель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной воды.

В современных условиях сильно увеличиваются потреб­ности человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит от региона и уровня жизни, составлял от 3 до 700 л на одного человека, В Москве, например, на каждого жителя прихо­дится около 650 л, что является одним из самых высоких показателей в мире.

Из анализа водопользования за 5-6 прошедших деся­тилетий вытекает, что ежегодный прирост безвозврат­ного водопотребления, при котором использованная вода безвозвратно теряется для природы, составляет 4-5%. Перспективные расчеты показывают, что при сохране­нии таких темпов потребления и с учетом прироста на­селения и объемов производства к 2100 г. человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Уже в настоящее время недостаток пресной воды испы­тывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоя­щее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.

Вмешательство человека в природные процессы затро­нуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых вод­ных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образо­вание растительной биомассы и, следовательно, не возвра­щается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8% , а у таких рек, как Дон, Терек, Урал - на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути, прекратившего существование из-за чрезмерного забора вод рек Сырдарьи и Амударьи на орошение.

Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокра­щаются из-за их загрязнения. Главную опасность представ­ляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйствен­ные и бытовые), поскольку значительная часть использо­ванной воды возвращается в водные бассейны в виде сточ­ных вод.


5. РАДИАЦИЯ В БИОСФЕРЕ.


Радиационные загрязнения имеют существенное отли­чие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра неста­бильных химических элементов, испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возник­нуть различные болезни, в том числе и лучевая.

В биосфере повсюду есть естественные источники радио­активности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхожде­ния и радиоактивных нуклидов, находящихся в окружаю­щей среде. Внутреннее облучение создается радиоактивны­ми элементами, попадающими в организм человека с воздухом, водой и пищей.

Для количественной характеристики воздействия излу­чения на человека используют единицы - биологический эквивалент рентгена (бэр) или зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр. Так как радиоактивное излучение может вызвать серьез­ные изменения в организме, каждый человек должен знать допустимые его дозы.

В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следова­тельно, за всю свою жизнь около 7 бэр. В этих дозах облу­чение не приносит вреда человеку. Однако есть такие мест­ности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди, живущие в высокогорных районах, за счет космичес­кого излучения могут получить дозу в несколько раз боль­шую. Большие дозы излучения могут быть в местностях, где содержание естественных радиоактивных источников велико. Так, например, в Бразилии (200 км от Сан-Паулу) есть возвышенность, где годовая доза составляет 25 бэр. Эта местность необитаема.

Наибольшую опасность представляет радиоактивное за­грязнение биосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы достаточно ши­роко используются в различных областях. Халатное отно­шение к хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоак­тивное заражение биосферы связано, например, с испыта­ниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подвод­ные лодки с ядерными установками. При нормальной экс­плуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атом­ных объектах.

Так, при взрыве на Чернобыльской атомной станции в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерно­го топливам Но это привело к облучению многих людей, большие территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Это потребовало переселе­ния тысяч жителей из зараженных районов. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осад­ков было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.

В настоящее время все острее встает проблема складиро­вания и хранения радиоактивных отходов военной про­мышленности и атомных электростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии по­ставило перед человечеством новые серьезные проблемы.

6. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОСФЕРЫ


Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощу­тимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. Вы уже узнали о некоторых результатах деятельности человека и их влиянии на биосферу. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддер­живать равновесие. Начинаются необратимые процессы, при­водящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Человечество существенно изменило ход течения целого ряда процессов в биосфере, в том числе биохимического круговорота и миграции ряда элементов. В настоящее время, хотя и медленно, происходит качественная и коли­чественная перестройка всей биосферы планеты. Уже воз­ник ряд сложнейших экологических проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время.

«Парниковый эффект» . По новейшим данным ученых, за 80-е гг. средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,5-0,6 "С. По прогнозам, к началу 2000 г. средняя температура на планете может повыситься на 1,2 "С по сравнению с доиндустриальной эпохой. Ученые связывают такое повышение температу­ры в первую очередь с увеличением содержания углекислого газа (диоксида углерода) и аэрозолей в атмосфере. Это приво­дит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излуче­ния Земли. Очевидно, определенную роль в создании так называемого «парникового эффекта» играет и тепло, выде­ляющееся от ТЭЦ и АЭС.

Потепление климата может привести .к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать.

Решить данную проблему было бы можно, сократив вы­бросы углекислого газа в атмосферу и установив равновесие в цикле круговорота углерода.

Истощение озонового слоя. В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ульт­рафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так на­зываемые озоновые дыры. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых ор­ганизмов.

Основной причиной истощения озонового слоя является применение людьми хлорфторуглеводородов (фреонов), ши­роко используемых в производстве и быту в качестве хла дореагентов, пенообразователей, растворителей. аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают озон. Сами же они разрушаются очень медленно, в течение 50-200 лет. В 1990 г. в мире производилось более 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ.

Под действием ультрафиолетового излучения молеку­лы кислорода (О2) распадаются на свободные атомы, ко­торые в свою очередь могут присоединяться к другим мо­лекулам кислорода с образованием озона (О3). Свободные атомы кислорода могут также реагировать с молекулами озона, образуя две молекулы кислорода. Таким образом, между кислородом и озоном устанавливается и поддержи­вается равновесие.

Однако загрязнители типа фреонов катализируют (ускоряют) процесс разложения озона, нарушая равнове­сие между ним и кислородом в сторону уменьшения кон­центрации озона.

Учитывая опасность, нависшую над планетой, междуна­родное сообщество сделало первый шаг к решению этой проблемы. Подписано международное соглашение, по кото­рому производство фреонов в мире к 1999 г. должно сокра­титься примерно на 50% .

Массовое сведение лесов - одна из наиболее важных глобальных экологических проблем современности.

Вы уже знаете, что лесные сообщества играют важней­шую роль в нормальном функционировании природных экосистем. Они поглощают атмосферные загрязнения антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии, регулируют нормальный сток поверхностных вод, препят­ствуют снижению уровня грунтовых вод и заиливанию рек, каналов и водохранилищ.

Уменьшение площади лесов нарушает процесс кругово­рота кислорода и углерода в биосфере.

Несмотря на то что катастрофические последствия све­дения лесов уже широко известны, уничтожение их про­должается. В настоящее время общая площадь лесов на планете составляет около 42 млн км2, но она ежегодно уменьшается на 2%. Особенно интенсивно уничтожаются влажные тропические леса в Азии, Африке, Америке и некоторых других регионах мира. Так, в Африке леса зани­мали раньше около 60% ее территории, а сейчас - всего около 17%. Значительно сократились площади лесов и в нашей стране.

Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флоры и фауны. Человек обедняет облик своей планеты.

Однако, кажется, человечество уже осознает, что его существование на планете неразрывно связано с жизнью и благополучием лесных экосистем. Серьезные предуп­реждения ученых, прозвучавшие в декларациях Органи­зации Объединенных Наций, других международных ор­ганизаций, начали находить отклик. В последние годы во многих странах мира стали успешно проводиться работы по искусственному лесоразведению и организации высоко­продуктивных лесных плантаций.

Отходы производства. Серьезнейшей экологической про­блемой стали отходы промышленного и сельскохозяйствен­ного производств. Вы уже знаете, какой вред они наносят окружающей среде. В настоящее время делаются попытки уменьшить количество отходов, загрязняющих окружающую среду. С этой целью разрабатываются и устанавливаются сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящие очистные со­оружения и отстойники. Но практика показывает, что они хоть и снижают опасность загрязнения, все-таки не решают проблему. Известно, что даже при самой совершен­ной очистке, включая биологическую, все растворенные ми­неральные вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Воды такого качества могут стать пригодными для потребления только после многократного разбавления чистой водой.

Подсчеты показывают, что на все виды водопользова­ния тратится 2200 км3 воды в год. На разбавление сто ков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расче­ты на 2000 год показывают, что если даже очистка охватит все сточные воды, все равно на их разбавление потребуется 30-35 тыс. км3 пресной воды. Это означа­ет, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию. А ведь во многих районах такие ресурсы уже находятся в остром дефиците,

Очевидно, решение проблемы возможно при разработке и внедрении в производство совершенно новых, замкнутых, безотходных технологий. При их применении вода не будет сбрасываться, а будет многократно использоваться в замкну­том цикле. Все побочные продукты будут не выбрасываться в виде отходов, а подвергаться глубокой переработке. Это со­здаст условия для получения дополнительной нужной чело­веку продукции и обезопасит окружающую среду.

Страница 1 из 2

предыдущая 1  2  следующая

Поиск репетиторов

Выберите предмет