Выбросы автотранспорта

В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего в крупных городах. Так, в г. Москве на долю автотранспорта приходится 80 % от общего количества выбросов в атмосферу. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений – бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок. В сельских районах очагами загрязнения а.в. являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса.

 

1. Основные загрязнители атмосферного воздуха и их воздействие на окружающую среду.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др.) При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:

1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы ( S 02), оксиды азота ( NOx ), оксид углерода (СО) й твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники. Еще одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников. Признаком теплового (термического) загрязнения атмосферы служат так называемые термические зоны, например, «остров тепла» в городах, потепление водоемов и т. п.

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает. Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят большой вред не только человеку, но отрицательно влияют на животных, состояние растений и экосистем в целом. Загрязняющие газообразные вещества по-разному влияют на состояние растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хвоинки, побеги (окись углерода, этилен и др.), другие действуют на растения губительно (диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак, цианистый водород и др.).

 

 

1. Важнейшие экологические последствия глобального загрязнения атмосферы.

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:

1) возможное потепление климата (“парниковый эффект”);

2) нарушение озонового слоя;

3) выпадение кислотных дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности.

 

1. Кислотные осадки. Воздействие на окружающую среду. Причины и последствия образования химического и фотохимического смогов.

Кислотными называются атмосферные осадки, чаще дожди кислой реакции, возникающие вследствие поглощения каплями воды из воздуха диоксида серы, оксидов азота, диоксида углерода, сероводорода, хлороводорода, которые выбрасываются в атмосферу при сжигании топлива, промышленного производства химикатов. Кислотные осадки вызывают закисания почвы и воды, коррозию металлических конструкций. Мерой кислотности является значение pH (водородный показатель). Нормальное pH в чистых дождях - 5,6. Кислотные осадки имеют рН выше нормального. Кислотные осадки впервые зарегистрированы в 1972 году в английском городе Манчестере. Основной причиной выпадения кислотных осадков было поступление в атмосферу окислов азота и серы. Под влиянием кислотных осадков идет быстрое закисление воды в реках, озерах, прудах и других континентальных водоемах. Вода в таких водоемах превращается из бикарбонатной в сульфатную, в ней увеличивается количество алюминия и марганца. В таких водоемах повышенная подвижность ртути, меди и цинка. В водоемах с закисленной водой видовое разнообразие снижается, первыми вымирают моллюски, раки, земноводные. От кислотных осадков в первую очередь страдают закрытые водоемы - озера и пруды. Под влиянием кислотных осадков возрастает кислотность почв. В таких почвах повышается миграция свинца, цинка, никеля и меди. Это наносит ущерб сельскому хозяйству и природной растительности. Кислые почвы требуют известкования, что увеличивает стоимость продукции. Подкисление воды рек и озер серьезно влияет и на сухопутных животных, потому что многие звери и птицы входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах. Вместе с гибелью озер становится очевидной и деградация лесов. Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных микроорганизмов. Если разрушается лесная экосистема, начинается эрозия почвы, засорение водоемов, наводнение и ухудшение запасов воды становятся катастрофическими. Подкисление почвы азотнокислыми дождями стимулирует развитие лесных вредителей. В результате закисления в почве происходит растворение питательных веществ, жизненно необходимых растениям; эти вещества выносятся дождями в грунтовые воды. Одновременно выщелачиваются из почвы и тяжелые металлы, затем они усваиваются растениями, вызывая у них серьезные повреждения. Кислотные осадки разъедают металлы, краски, синтетические соединения, разрушают архитектурные памятники.

Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли — смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

Лондонский тип смога (химический) возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия). Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300-400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым, и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию — сокращение выбросов загрязняющих веществ.

Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, а вернее перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей — фотооксидантов (озон, органические перекиси, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения.

 

1. Истощение озонового слоя Земли.

Проблема озона в атмосфере имеет два аспекта: разрушение его в верхних слоях (озоновый экран) и повышение концентрации в околоземном пространстве. Озоновый экран расположен у полюсов на высоте 9 – 30 км, у экватора – на 18—32 км. Концентрация озона в нем около 0,01 – 0,06 мг/м3. Слой его составляет примерно 3 – 5 мм. Озон в верхних слоях атмосферы образуется при распаде молекулы кислорода (О₂) под действием ультрафиолетовых лучей на два атома кислорода. Условием для протекания этой реакций является наличие ультрафиолетовых лучей и преобразование их в инфракрасные тепловые. Озон поглощает лучи с длиной волны 200—320 нм. Часть из них доходит до Земли. В последнее время наблюдается тенденция к уменьшению содержания озона в верхних слоях атмосферы. В средних и высоких широтах северного полушария оно составило около 3%. Уменьшение содержания озона на 1 % приведет к увеличению заболеваемости раком кожи на 5 – 7 %. Наиболее значительную потерю озона регистрируют над Антарктидой. Здесь его содержание за последние 30 лет уменьшилось на 40—50 %. Пространство, в границах которого регистрируется понижение концентрации озона, получило название «озоновая дыра». Размер дыры с пониженной концентрацией озона растет приблизительно на 4 % в год. В настоящее время по размерам она превышает площадь США. Немного меньших размеров дыра над Арктикой. Появляются блуждающие дыры площадью от 10 до 100 тыс. км2в других зонах, где потери озона достигают 20—40 % от обычного уровня. Причины появления озоновых дыр до конца не выяснены. Они были обнаружены впервые в начале 1980-х г г.Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, в настоящее время считают фреоны (хладоны). В ряде стран (США, Великобритания, Франция) фреоны заменяются на гидрохлорфторуглероды. Ведутся поиски и других путей повышения устойчивости озонового слоя. Например, образованию и накоплению озона способствуют электромагнитное излучение, лазерные лучи. Они стимулируют фотодиссоциацию кислорода, способствуют образованию и накоплению озона. Интенсивно озоновый слой разрушается весной. Низкие температуры, повышенная облачность зимой содействуют высвобождению хлора из фреонов, а хлор действует на озон интенсивнее, когда температура несколько повышается.

 

 

1. Деградация почв, ее причины.

Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием жизнедеятельности, климата, деятельности человека. При внесении удобрений почва обогащается питательными для растений веществами, изменяет свои физические свойства. Неправильная эксплуатация может привести к нарушению почвенного покрова - к Деградации почвы: эрозия(снесение верхнего слоя почвы водой или ветром), загрязнение, заболачивание, затопление, опустынивание, отчуждение. Почвообразующие факторы: климат, геологическая основа, рельеф, время, биота. Почва: 50–60% - минеральная основа; 10%- органическая основа; 15% - воздух; 20–30% - вода.

Причины:

1. Неправильное применение удобрений и пестицидов. Внесение высоких доз азотных удобрений иногда отрицательно влияет на почвенную структуру и снижает противоэрозионную устойчивость почв. Применение повышенных доз пестицидов, содержащих соли тяжелых металлов, также может снижать плодородие почв, т. к. при обработке в ней уничтожаются полезные микроорганизмы и черви, а также изменяется кислотность.

2. Мелиоративные работы. При неправильной технологии таких работ снижается гумусовый слой почвы, плодородный слой почвы засыпается почвообразующей породой.

3. Лесозаготовки. Повреждаются и уничтожаются подлесок, травянистый покров, подстилка и верхний гумусовый слой почвы. Особенно большой вред почве наносят тракторные волоки и транспортировка леса по временным дорогам.

4. Раскорчевка леса. Вместе с корнями деревьев из почвы выносится большое количество гумуса.

5. Лесные пожары. Вместе с лесом уничтожается лесная подстилка и трава. Действие огня распространяется на гумусовый слой почвы, происходит деградация лесных почв.

6. Пожары на осушенных торфяных почвах. На пастбищах и пахотных массивах выгорает полностью органический слой почвы.

Деградация почвы включает процессы эрозии, сопровождается изменениями почвенной флоры и фауны, снижением плодородия, неблагоприятными изменениями в напочвенном растительном покрове, формированием бесплодных, пустынных земель. Различают также, ветровую (дефляционную), ледниковую, оползневую, речную, биологическую и другие виды эрозии.

 

 

1. Антропогенное воздействие на погоду и климат.

Среди глобальных проблем биосферы, обусловленных антропогенным воздействием, наиболее значительной является проблема возможного непреднамеренного изменения климата планеты. По прогнозам ученых, в ближайшие полстолетия температура Земли повысится на 2 –3oС. (За каждые сто лет температура Земли повышается в среднем на 6 – 8oС.)

Причиной такого термического разогрева является:

1. прямое нагревание атмосферы;

2. атмосфера может получить некоторое количество дополнительного тепла из-за уменьшения альбедо (альбедо – величина, характеризующая отражательную способность любой поверхности, связанную с ее физическими свойствами, выражающуюся отношением отраженного потока лучистой энергии ко всему упавшему на поверхность потоку, среднее альбедо Земли – 0,39, Луны – 0,07) земной поверхности при ее орошении, создании водохранилищ, строительстве зданий и дорог, изменений лесистости;

3. существенным антропогенным фактором является усиление «парникового эффекта» атмосферы из-за накопления в ней углекислого газа, а также ряда других газов, составляющих малые примеси к атмосферному воздуху (метан, оксиды азота, фреоны и тропосферный озон).

Изменение климата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения, как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений.

«Парниковый эффект» - Задержка тепла атмосферой – нормальный процесс, происходивший и до появления человека на Земле. Суть этого процесса в том, что примерно 30 % энергии, идущей от Солнца, отражается от облаков, от частиц, содержащихся в атмосфере, от поверхности Земли. Остальные 70 % поглощаются облаками и поверхностью Земли. Поглощенная энергия переизлучается Землей и атмосферой уже в инфракрасном (ИК) диапазоне. Большая часть ИК-переизлучения, однако, задерживается парниковыми газами и облаками и возвращается к поверхности Земли. Так возникает «парниковый эффект». Погода — это ежедневное состояние атмосферы. Погода является хаотичной не линеарной динамической системой. Диоксид углерода задерживает половину тепла в атмосфере, однако у него есть конкурент – метан (СН₄) – гораздо более эффективный поглотитель инфракрасного излучения (хотя и содержащийся в атмосфере в существенно меньших количествах). Интенсивное возделывание риса, разведение скота, сжигание биомассы в тропических лесах и саваннах, деятельность бактерий на свалках отходов, утечка газа при добыче угля и нефти – вот источник появления в атмосфере метана в значительных количествах.

По прогнозам ученых, потепление климата, вызываемое метаном, может в ближайшем будущем сравняться по величине с потеплением, обусловленным накоплением в атмосфере СО₂.

1. Литосфера. Разработка недр и ее негативное воздействие на окружающую среду. Другие антропогенные воздействия на литосферу.

Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. Нижняя граница литосферы нечеткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, изменением скорости распространение сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25— 200 и 5—100км.

РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, процесс извлечения полезных ископаемых или строительных материалов из недр Земли. Включает подземные, наземные и подводные технологии. Под разработкой месторождений подразумевается, прежде всего, удаление почвы и горной породы, скрывающих полезные ископаемые, в шахтах и карьерах. Однако нефть, природный газ и сера извлекаются из недр Земли при помощи иных технологий, отличающихся от традиционного представления о «шахтном деле». Разработка месторождения включает четыре стадии: разведка, оценка, определение качества и объема запасов руды и добыча руды, когда ценные залежи обнаруживают и наносят на карту, решаются вопросы о способах добычи руды, дополнительной подготовке участка и технологии удаления почвы и горной породы. Негативные изменения в литосфере при освоении недр.

Изменение рельефа местности (карьерные выемки, терриконы, отвалы, хвостохранилища и др.);

Активизация опасных геологических процессов (карст, оползни) Оседание сдвижение горных пород;

Изменение физических полей (геотемпературного и др.), особенно в районах вечной мерзлоты;

Химическое загрязнение почв, механическое нарушение почв.

В процессе преобразования литосферы человек извлек 125 млрд т угля, 32 млрд т нефти, более 100 млрд т других полезных ископаемых. Распахано более 1500 млн га земель, заболочено и засолено 20 млн га. Эрозией за последние сто лет уничтожено 2 млн га, площадь оврагов превысила 25 млн га. Высота терриконов достигает 300 м, горных отвалов — 150 м, глубина шахт, пройденных для добычи золота, превышает 4 км (Южная Африка), нефтяных скважин — 6 км.

 

1. Почва. Состав и ее свойства. Основные факторы почвообразования. Строение почв в вертикальном разрезе. Состояние земельных ресурсов в Белгородской области. Виды деградации почвы.

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействий, живых микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой из физических свойств почвы наибольшее значение имеет влагоемкость, водопроницаемсть, скважность.

Важнейшим свойством почвы является плодородие почвы, т.е. способность обеспечить рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва является составной частью биосферы и энергии в природе и поддерживает газовый состав атмосферы.

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почв, но в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов то верхних горизонтов почвы к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних и горизонтов к верхним Рыхлость сложения почвы обусловливают состава ее твердой части, включающей частицы разного размера (от коллоидов почвы, измеряемых сотыми долями мк, до обломков диаметром в несколько десятков см). Основную массу почв составляет обычно мелкозем - частицы менее 1 мм. Твердые частицы в естественном залегании заполняются не весь объем почвенной массы, а лишь некоторую его часть; др. часть составляют поры - промежутки различного размера и формы между частицами и их агрегатами. Суммарный объем пор называется пористостью почвы. Для большинства минеральных почв эта величина варьирует в пределах от 40 до 60%. С дисперсностью сопряжена большая суммарная поверхность твердых частиц: 3-5 м2/г у песчаных почв, 30-150 м2/г у супесчаных, до 300-400 м2/г у глинистых. Благодаря этому почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной способности почвы и буферности почвы. Минеральный состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Сu, Mo, I, B, F, Pb и др. Почва представляет собой сложную природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Гумус - сложный комплекс азотсодержащих органических веществ, все составные части которого находятся в тесном взаимодействии друг с другом и с минеральной частью почвы. Почвообразовательный процесс протекает под влиянием внешних по отношению к почве природных условий – факторов почвообразования. Вслед за основателем почвоведения В. В. Докучаевым выделяют пять факторов почвообразования: климат, рельеф, горные породы, организмы, время. Каждый из факторов оказывает свое специфическое влияние на почвообразование, без участия какого-либо из них почвообразование невозможно. В этом смысле все факторы являются равнозначными и незаменимыми.

Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы. Совокупность генетических горизонтов образует генетический профиль почвы.

Горизонт А0 — самая верхняя часть почвенного профиля — лесная подстилка или степной войлок, представляющая собой опад растений на различных стадиях разложения — от свежего до полностью разложившегося.

Горизонт А — гумусовый, наиболее темноокрашенный в почвенном профиле, в котором происходит накопление органического вещества в форме гумуса, тесно связанного с минеральной частью почвы. Цвет этого горизонта варьируется от черного, бурого, коричневого до светло-серого, что обусловлено составом и количеством гумуса. Мощность гумусового горизонта колеблется от нескольких сантиметров до 1,5 м и более.

Поверхностный органогенный горизонт с содержанием органического вещества от 30 до 70%, состоящий из разложенных органических остатков (степень разложения — больше 50%) и гумуса с примесью минеральных компонентов, называют перегнойным горизонтом.

Горизонт A1 — минеральный гумусово-аккумулятивный, содержащий наибольшее количество органического вещества. В почвах, где происходит разрушение алюмосиликатов и образование подвижных органоминеральных веществ,- верхний, темноокрашенный горизонт.

Горизонт А2 — подзолистый или осолоделый, элювиальный, формирующийся под влиянием кислотного или щелочного разрушения минеральной части. Это сильно осветленный, бесструктурный или слоеватый рыхлый горизонт, обедненный гумусом и другими соединениями, а также илистыми частицами за счет вымывания их в нижележащие слои и относительно обогащенный остаточным кремнеземом.

Горизонт Ап или Апах — пахотный, измененный продолжительной обработкой, сформированный из различных почвенных горизонтов на глубину вспашки.

Горизонт В — располагающийся под элювиальным горизонтом, имеет иллювиальный характер. Это бурый, охристо-бурый, красновато-бурый, уплотненный и утяжеленный, хорошо оструктуренный горизонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алюминия и других коллоидных веществ за счет вмывания их из вышележащих горизонтов.

Горизонт Вк — горизонт максимальной аккумуляции карбонатов, обычно располагается в средней или нижней части профиля и характеризуется видимыми вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций.

Горизонт G — глеевый, характерен для почв с постоянно избыточным увлажнением, которое вызывает восстановительные процессы в почве и придает горизонту характерные черты — сизую, серовато-голубую или грязно-зеленую окраску, наличие ржавых и охристых пятен, слитость, вязкость и т. д. Горизонт С — материнская (почвообразующая) горная порода, из которой сформировалась данная почва, не затронутая специфическими процессами почвообразования (аккумуляцией гумуса, элювиированием и т. д.).

Горизонт Д — подстилающая горная порода, залегающая ниже материнской (почвообразующей) и отличающаяся от нее по своим свойствам (главным образом по литологии).

Деградация почв – это разрушение почвенного покрова и потеря его плодородия. Физическая деградация – ухудшение физических и водно-физических свойств почвы, нарушение почвенного профиля. Физическая деградация почвы фиксируется как по уменьшению мощности органогенных и гумусо-аккумулятивных горизонтов почв или уничтожению других почвенных горизонтов и всего профиля (механическая деградация), так и по изменению конкретных физических свойств механически ненарушенного почвенного профиля (собственно физическая деградация). Химическая деградация – ухудшение химических свойств почв, истощение запасов питательных элементов, вторичное засоление и осолонцевание, загрязнение токсикантами. Химическая деградация подразделяется на две группы:

1) изменения, вызванные сельскохозяйственными процессами, связанные с потерей элементов минерального питания, гумуса, подкисления за счет высоких доз кислых удобрений и за счет окисления сульфидов в почвах, где они имеются;

2) изменения, вызванные загрязнением почв промышленными и коммунальными отходами, избыточными дозами навоза и пестицидов, кислотными дождями и разливами нефти.

Биологическая деградация – сокращение численности видового разнообразия и оптимального соотношения различных видов микроорганизмов, загрязнение почвы патогенными микроорганизмами, ухудшение санитарно эпидемиологических показателей. Физическая деградация тесно связана с эрозией почв.

 

1. Химический состав почвы. Виды эрозии почв. Экологический ущерб от эрозии. Особенности антропогенного воздействия и загрязнения на почвы. Рекультивация почвы.

Почва содержит микроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций, сера, железо и др.) и макроэлементы (бор, марганец, молибден, цинк и др.), которые растения потребляют в ограниченных количествах. Их соотношение определяет химический состав почвы.

Под эрозией почв понимают ее разрушение водой и ветром. Различаю водную и ветровую эрозию.

Водная эрозия почвы развивается только на склонах.

Потоки воды после дождей и ливней, при таянии снега не успевают впитаться в почву, смывают ее частицы и образуют промоины. При мощных потоках воды образуются глубокие промоины овраги. При сильном стоке воды на крутых склонах могут быть полностью уничтожены посевы и смыт наиболее плодородный слой почвы. Смытые почвы требуют больших затрат на окультуривание. Особенно дорого обходятся работы, связанные с закреплением оврагов. Водная эрозия особенно опасна в горных районах.

Ветровая эрозия возникает в основном в степных засушливых районах, где часты сильные ветры. Почвы там имеют легкий механический состав, а растительный слабый или совсем отсутствует. В результате ветровой эрозии верхний, наиболее плодородный слой почвы выдувается, переносится ветром на большие расстояния.

Он может засыпать посевы в других местах. Сильная ветровая эрозия возникают в районах, где ветры дуют с большой скоростью, вызывая пыльные (черные) бури. От них страдают лесные насаждения, мелиоративные сооружения, дороги, населенные пункты. Но главный ущерб который приносят пылевые бури, резкое снижение плодородия почвы, гибель посевов и урожая.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

· эрозия (ветровая и водная);

· загрязнение;

вторичное засоление и заболачивание;

· опустынивание;

· отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

· истощение земель

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ – восстановление почвенного покрова на землях, нарушенных при разработке полезных ископаемых открытым способом, при строительных работах на землях временного отвода, на местах временного складирования промышленных отходов и других поверхностях, лишенных естественного покрова почв. Рекультивации предшествует выравнивание (планировка) поверхности участка, после чего наносится слой мелкоземистой массы почвы, лесса или аллювиального материала, вносятся компосты, органические и минеральные удобрения и участок засевается сельскохозяйственными культурами — освоителями (люцерна, люпин, клевер, ячмень, суданская трава и др.). Материалом для рекультивации служит предварительно срезанный до начала строительства или промышленных вскрышных работ и отдельно складированная масса гумусового горизонта, аллювиальных лессовых покровов или она привозится со стороны. Породы, содержащие токсические для растений продукты, кислые, щелочные (за пределами pH — 4—8,5) или обладающие неблагоприятными физическими свойствами, для рекультивации непригодны.

 

1. Охарактеризуйте функции леса в биосфере. Гибель лесов и ее влияние на состояние окружающей среды.

Леса — важная составная часть окружающей среды. Как экологическая система лес выполняет различные функции и одновременно является незаменимым природным ресурсом. Многочисленные исследования как у нас в стране, так и за рубежом подтвердили исключительное значение лесов в сохранении экологического равновесия в природной среде. По мнению специалистов, значение средозащитной функции леса, т. е. сохранность генофонда флоры и фауны, на порядок выше их экономического значения как источника сырья и продуктов.

Влияние лесов на окружающую среду исключительно многообразно. Оно проявляется, в частности, в том, что леса:

- являются основным поставщиком кислорода на планете;

- непосредственно влияют на водный режим как на занятых ими, так и на прилегающих территориях и регулируют баланс воды;

- снижают отрицательное воздействие засух и суховеев, сдерживают движение подвижных песков;

- смягчая климат, способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур;

- поглощают и преобразовывают часть атмосферных химических загрязнений;

- защищают почвы от водной и ветровой эрозии, селей, оползней, разрушения берегов и других неблагоприятных геологических процессов;

- создают нормальные санитарно-гигиенические условия, благотворно влияют на психику человека, имеют огромное рекреационное значение.

Вместе с тем леса являются источником получения древесины и многих других видов ценного сырья. Из древесины производят более 30 тыс. изделий и продуктов, и потребление ее не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. По расчетам специалистов, только в странах Западной Европы дефицит древесины к 2005 г. составит 220 млн. кубометров. Значение леса в природе

Экологические функции леса:

Средозащитная (сохранение экологического равновесия)

Климаторегулирующая

Водоохранная и водорегулирующая

Почвозащитная

Санитарно-гигиеническая

Рекреационная

Леса — важное и наиболее эффективное средство поддержания естественного состояния биосферы и незаменимый фактор культурного и социального значения.

 

1. Экологические последствия антропогенного воздействия на биотические сообщества.

Потребительское, а нередко и хищническое отношение человека к растительным сообществам проявилось еще на начальном этапе развития земледелия и скотоводства нельзя видеть в сокращении лесов в историческом прошлом только негативный фактор, не учитывая объективный характер и необходимость этого процесса. Замена лесных площадей на пашни и луга в определенной степени решали продовольственную проблему, а древесный уголь был крайне необходим в начальный период развития металлургии. Суть проблемы, однако, заключается в том, что во многих странах леса уничтожались настолько быстро, что лесопосадки не успевали за темпами вырубки деревьев.

Масштабное антропогенное воздействие на биотические сообщества приводит к тяжелым экологическим последствиям как на экосистемно-биосферном, так и на популяционно-видовом уровне.

На обезлесенных территориях возникают глубокие овраги, разрушительные оползни и сели, уничтожается фотосинтезирующая фитомасса, выполняющая важные экологические функции, ухудшается газовый состав атмосферы, меняется гидрологический режим водных объектов, исчезают многие растительные и животные виды и т.д.

Сведение крупных лесных массивов, особенно влажных тропических – этих своеобразных испарителей влаги, по мнению многих исследователей, неблагоприятно отражается не только на региональном, но и на биосферном уровне. Уничтожение древесно-кустарниковой растительности и травянистого покрова на пастбищах в засушливых регионах ведет к их опустыниванию.

животный мир – не только важный компонент естественной экологической системы и одновременно ценнейший биологический ресурс. Очень важно и то, что все виды животных образуют генетический фонд планеты, все они нужны и полезны. В природе нет пасынков, как и нет абсолютно полезных и абсолютно вредных животных. Все зависит от их численности, условий существования и от ряда других факторов. Одна из разновидностей 100 тыс. видов различных мух – комнатная муха, является переносчиком ряда заразных болезней. В тоже время мухи кормят огромное количество животных (мелкие птицы, жабы, пауки, ящерицы и др.) Лишь некоторые виды (клещи, грызуны – вредители и др.) подлежат строгому контролю.

 

 

1. Взаимоотношения между организмами. Основные функции различных представителей биоты в экосистеме.

В природе каждый организм живет не изолированно. Его окружает множество других представителей живой природы. И все они взаимодействуют друг с другом. Взаимодействия между организмами, а также влияние их на условия жизни представляют собой совокупность биотических факторов среды.

Экологические взаимодействия, как правило, имеют чрезвычайно сложный характер, зависят от многих факторов и по-разному протекают в различных условиях. Это делает их труднопредсказуемыми. Два вида любых организмов, живущих на одной территории и контактирующих друг с другом, вступают в различные отношения между собой.

Все биотические связи можно разделить на 6 групп:

ни одна из популяций не влияет на другую (0,0);

взаимовыгодные полезные связи (++);

отношения, вредные для обоих видов (—);

один из видов получает выгоду, другой испытывает угнетение (Н—);

один вид получает пользу, другой ничего не испытывает (+0);

один вид угнетается, но другой не извлекает пользы (-0).

Если два вида не влияют друг на друга, то имеет место нейтрализм. (00). В природе истинный нейтрализм очень редок, поскольку между всеми видами возможны опосредованные взаимодействия, эффекта которых мы не видим просто в силу неполноты наших знаний. Для одного из совместно обитающих видов влияние другого отрицательно, в то время как угнетающий не получает ни вреда, ни пользы — это аменсализм (-0). Пример аменсализма — светолюбивые травы, растущие под елью и страдающие от сильного затенения. Форма взаимоотношений, при которой один вид получает какое-либо преимущество, не принося другому ни вреда, ни пользы, называется комменсализмом (+0). Например, крупные млекопитающие (собаки, олени) служат разносчиками плодов и семян с зацепками (вроде репейника), не получая от этого ни вреда, ни пользы. Проявления комменсализма разнообразны, поэтому в нем выделяют ряд вариантов:

«нахлебничество» — потребление остатков пищи хозяина. Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной пищи, или акул с рыбами-прилипалами;

«сотрапезничество» — потребление разных веществ или частей одной и той же пищи. Пример — взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих органические вещества перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли;

«квартирантство» — использование одними видами других (их тел, их жилищ) в качестве своих убежищ или жилищ. Такой тип взаимоотношений широко распространен у растений — примером могут служить лианы и эпифиты (орхидеи, лишайники, мхи), поселяющиеся непосредственно на стволах и ветвях деревьев.

В природе часто встречаются взаимовыгодные связи видов, при которых организмы получают обоюдную пользу (++). К этой группе взаимополезных биологических связей относятся многообразные симбиотические взаимоотношения организмов — симбиоз. Обязательное условие симбиотических отношений — совместная жизнь, определенная степень сожительства организмов. Классическим примером симбиоза являются лишайники, представляющие собой тесное взаимовыгодное сожительство грибов и водорослей.

Одним из типов взаимополезных связей (++) является и протокооперация (то есть первичное сотрудничество). При этой форме совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них, а значит, не является непременным условием выживания. Примером протокооперации можно назвать распространение муравьями семян некоторых растений леса, опыление пчелами разных луговых растений.

Более тесные взаимовыгодные отношения, при которых присутствие каждого из двух видов становится обязательным, называется мутуализмом (++). Таковы, например, взаимоотношения узкоспециализированных к опылению растений (инжир, купальница, дурман, орхидные) с опыляющими их видами насекомых.

Если два и более вида обладают сходными экологическими требованиями и обитают совместно, между ними могут возникнуть взаимоотношения отрицательного типа, которые называются конкуренцией (—).

Хищничество (Н—) — широко распространенный тип взаимоотношений организмов, при котором представители одного вида убивают и поедают представителей другого. Хищничество — одна из форм пищевых отношений.

Паразитизм (+-) — такие биотические отношения, при которых организмы одного вида (паразита) живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина). Паразитизм близок к хищничеству, однако в отличие от настоящего хищника паразит не убивает хозяина сразу. Обычно он использует живого хозяина и как место своего временного или постоянного проживания. Паразит изнуряет, медленно губит хозяина, который обеспечивает ему существование.

 

 

1. Антропогенное воздействие на биосферу. Назовите основные причины вымирания животных, сокращения их числа и утраты ими биологического разнообразия в настоящее время.

Главные причины утраты биологического разнообразия, сокращения численности и вымирания животных следующие:

нарушение среды обитания;

чрезмерное добывание, промысел в запрещенных зонах;

интродукция (акклиматизация) чуждых видов;

прямое уничтожение с целью защиты продукции;

случайное (непреднамеренное) уничтожение;

загрязнение среды.

Нарушение среды обитания вследствие вырубки лесов, распашки степей и залежных земель, осушения болот, зарегулирования стока, создания водохранилищ и других антропогенных воздействий коренным образом меняет условия размножения диких животных, пути их миграции, что весьма негативно отражается на их численности и выживании. Под чрезмерным добыванием имеется в виду как прямое преследование и нарушение структуры популяции (охота), так и любое другое изъятие животных и растений из природной среды для различных целей. Другие причины снижения численности и исчезновения животных — прямое юс уничтожение для защиты сельскохозяйственной продукции и промысловых объектов (гибель хищных птиц, сусликов, ластоногих, койотов и др.); случайное (непреднамеренное) уничтожение (на автомобильных дорогах, в ходе военных действий, при кошении трав, на линиях электропередач, при зарегулировании водного стока и т. д.); загрязнение среды (пестицидами, нефтью и нефтепродуктами, атмосферными загрязнителями, свинцом и другими токсикантами).

Многочисленные наблюдения свидетельствуют о том, что в природе, как правило, действуют одновременно несколько факторов, вызывающих гибель особей, популяций и видов в целом. При взаимодействии они могут приводить к серьезным негативным последствиям даже при малой степени выраженности каждого из них.

 

 

1. Состав и строение атмосферы. Виды атмосферного загрязнения. Защита атмосферы от антропогенных воздействий.

Атмосфера — газовая оболочка планеты. На Земле сформировалась в результате геологической эволюции и непрерывной деятельности организмов. атмосфера имеет очень большое экологическое значение. Она защищает все живые организмы Земли от губительного влияния космических излучений и ударов метеоритов, регулирует сезонные температурные колебания, уравновешивает и выравнивает суточные. Если бы атмосферы не существовало, то колебание суточной температуры на Земле достигло бы ±200 °С. Атмосфера есть не только животворным «буфером» между космосом и поверхностью нашей планеты, носителем тепла и влаги, через нее происходят также фотосинтез и обмен энергии — главные процессы биосферы. Атмосфера влияет на характер и динамику всех экзогенных процессов, которые происходят в литосфере (физическое и химическое выветривания, деятельность ветра, природных вод, мерзлоты, ледников).

Состав современной атмосферы — результат динамического равновесия, поддерживаемого процессами жизнедеятельности организмов и различными геохимическими явлениями глобального масштаба. Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах. В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2). Атмосфера имеет слоистую структуру.

От поверхности Земли вверх эти слои:

Тропосфера

Стратосфера

Мезосфера

Термосфера

Экзосфера

Границы между слоями не резкие и их высота зависит от широты и времени года. Слоистая структура - результат температурных изменений на разных высотах. Погода формируется в тропосфере (нижние примерно 10 км:

около 6 км над полюсами и более 16 км над экватором). И верхняя граница тропософеры выше летом, чем зимой.

1. Состав и строение гидросферы.

Гидросфера - совокупность всех водных запасов Земли, прерывистая водная оболочка земного шара, расположенная на поверхности и в толще земной коры и представляющая собой совокупность всех видов природных вод (океанов, морей, поверхностных вод суши, подземных вод и ледяных покровов). В более широком смысле в состав гидросферы включают также атмосферную воду и воду живых организмов,воду суши и воду морей и океанов. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше - в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96% объема гидросферы составляют моря и океаны, около 2% - подземные воды, около 2% - льды и снега, около 0,02% - поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу.

Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее, играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Количество пресных вод в гидросфере, доступных для использования, около 0,3%. Воды гидросферы находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой. Речные и пресные подземные воды зоны водообмена интенсивно возобновляются в процессе общего круговорота воды, что позволяет при рациональной эксплуатации использовать их неограниченно долгое время. Современная гидросфера - результат длительной эволюции Земли и дифференциации её вещества. Гидросфера - незамкнутая система, между водами которой существует тесная взаимосвязь, обуславливающая единство гидросферы как природной системы и взаимодействие гидросферы с другими геосферами. Поступление воды в гидросферу при вулканизме, из атмосферы, литосферы (отжатие вод при литификации илов и др.) происходит непрерывно, также как и удаление воды из гидросферы.

 

1. Санитарно-химические показатели качества воды.

Состав сточных вод и их свойства оценивают по результатам санитарно-химического анализа, включающего наряду со стандартными химическими тестами целый ряд физических, физико-химических и санитарно-бактериологических определений.

Полный санитарно-химический анализ предполагает определение следующих показателей: температура, окраска, запах, прозрачность, величина рН, сухой остаток, плотный остаток и потери при прокаливании, взвешенные вещества, оседающие вещества по объему и по массе, перманганатная окисляемость, химическая потребность в кислороде (ХПК), биохимическая потребность в кислороде (БПК), азот (общий, аммонийный, нитритный, нитратный), фосфаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы и другие токсичные элементы, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, растворенный кислород, микробное число, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), яйца гельминтов. Кроме перечисленных показателей, в число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может быть включено определение специфических примесей, поступающих в водоотводящую сеть населенных пунктов от промышленных предприятий.

Запах органолептический показатель, характеризующий наличие в воде пахнущих летучих веществ. Обычно запах определяют качественно при температуре пробы 20°С и описывают как фекальный, гнилостный, керосиновый, фенольный и т.д. При неясно выраженном запахе определение повторяют, подогревая пробу до 65°С. Иногда необходимо знать пороговое число — наименьшее разбавление, при котором запах исчезает.

Окраска один из органолептических показателей качества сточных вод. Хозяйственно-фекальные сточные воды обычно слабо окрашены и имеют желтовато-буроватые или серые оттенки. Наличие интенсивной окраски различных оттенков — свидетельство присутствия производственных сточных вод. Для окрашенных сточных вод определяют интенсивность окраски по разведению до бесцветной, например 1:400; 1:250 и т.д.

Прозрачность характеризует общую загрязненность сточной воды нерастворенными и коллоидными примесями, не идентифицируя вид загрязнений. Прозрачность городских сточных вод обычно составляет 1-3 см, а после очистки увеличивается до 15 см.

Концентрация ионов водорода выражается величиной рН. Этот показатель чрезвычайно важен для биохимических процессов, скорость которых может существенно снижаться при резком изменении реакции среды. Установлено, что сточные воды, подаваемые на сооружения биологической очистки, должны иметь значение рН в пределах 6,5 8, Производственные сточные воды (кислые или щелочные) должны быть нейтрализованы перед сбросом в водоотводящую сеть, чтобы предотвратить ее разрушение. Городские сточные воды обычно имеют слабощелочную реакцию среды (рН = 7,2-7,8). Плотный остаток это суммарное количество органических и минеральных веществ в профильтрованной пробе сточных вод (в мг/л). Определяется при таких же условиях, что и сухой остаток. После прокаливания плотного остатка при t = 600°С можно ориентировочно оценить соотношение органической и минеральной частей растворимых загрязнений сточных вод. При сравнении прокаленных сухого и плотного остатков городских сточных вод определено, что большая часть органических загрязнений находится в нерастворенном состоянии. При этом минеральные примеси в большей степени находятся в растворенном виде. Сухой остаток характеризует общую загрязненность сточных вод органическими и минеральными примесями в различных агрегативных состояниях (в мг/л). Определяется этот показатель после выпаривания и дальнейшего высушивания при t = 105 °С пробы сточной воды. После прокаливания (при t = 600°C) определяется зольность сухого остатка. По этим двум показателям можно судить о соотношении органической и минеральной частей загрязнений в сухом остатке.

 

1. Жесткость воды, ее виды. Основные методы умягчения вод.

Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости».

Различают два вида жёсткости:

Карбонатная (временная) — называют потому, что она устраняется кипячением.

Некарбонатную (постоянную) — называют потому, что при кипячении жёсткость не устраняется, но при выпаривании на стенках сосуда образуется в виде накипи светло-белый малорастворимый осадок типа сульфата кальция или магния. Соли MgCl2, CaCl2, MgSO4, содержащиеся в воде с постоянной жёсткостью, вызывают коррозию стальных конструкций и ускоряют износ водонагревательного и отопительного оборудования. При использовании для водонагревательного оборудования и отопительной техники жёсткой воды образуется накипь из карбонатов кальция и магния, гипса и других солей. Образование накипи затрудняет нагревание воды, вызывает увеличение расхода электричества и топлива. Термический метод основан на нагревании воды до температуры выше точки кипения, её дистилляцией или вымораживанием с целью устранения карбоната кальция и карбоната магния. Вследствие применения указанного метода остаточная жёсткость воды составляет не более 0,7 ммоль/л. Поэтому термический метод применяется для технических нужд, в частности при использовании вод, идущих на питание котлов низкого давления, а также в сочетании с реагентными методами.

При умягчении воды реагентными методами используют реагенты, образующие при взаимодействии с кальцием и магнием малорастворимые соединения с последующим их отделением в осветителях, тонкослойных отстойниках и осветительных фильтрах. В качестве реагентов-осадителей используют известь, кальцинированную соду, гидрооксиды натрия и бария и другие вещества. Умягчение воды, основанное на разных скоростях диффузии этих веществ через полупроницаемую мембрану, разделяющую концентрированный и разбавленный растворы. Умягчение воды методом диализа осуществляется в мембранных аппаратах с нитро- и ацетатцеллюлозными плёночными мембранами. В результате применения данного метода остаточная жёсткость воды составит до 0,01 мг/л и ниже. Отрицательной стороной метода диализа является высокая себестоимость мембранных аппаратов. Магнитная обработка воды — распространена для борьбы с образованием накипи. Сущность метода состоит в том, что при пересечение водой магнитных силовых линий образователи накипи выделяются не на поверхности нагрева, а в массе воды. Образующиеся рыхлые осадки (шлам) удаляют при продувке.

Наибольшее практическое применение получил ионообменный метод умягчения воды. Сущность ионообменного метода заключается в способности ионообменных материалов (ионитов) поглощать из воды положительные или отрицательные ионы в обмен на эквивалентное количество ионов ионита. В зависимости от состава существуют минеральные и органические катиониты, которые, в свою очередь, разделяются на вещества естественного и искусственного происхождения.

 

1. Состав и строение атмосферы. Образование смога. Защита атмосферы от антропогенных воздействий.

Атмосфера является средой обитания наземных живых организмов (человека, животных и растений), поэтому ее физическое состояние и происходящие процессы и явления оказывают огромное влияние на земную жизнь и формирование условий среды. Атмосферные явления также оказывают большое воздействие на процессы, протекающие в других средах – воде, почве, и существенно влияют на физические условия в них. Смог в городах. При большом содержании в воздухе газов и пыли (сажи) и застое воздуха над промышленными районами в связи с метеорологической инверсией (изменение температуры с высотой), сопровождающейся ростом температуры снизу вверх, образуются смоги. При смоге появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость. Различают два вида смога: зимний смог (лондонский тип, влажный) и летний смог (лос-анджелесский тип, сухой). Метеорологической предпосылкой для зимнего смога является безветренная тихая погода. При этом слой более теплого воздуха расположен над приземным слоем холодного воздуха (ниже 700 м, приземная инверсия), движение воздуха вблизи поверхности земли почти отсутствует (менее 3 м/с). Горизонтальный и вертикальный обмен воздуха затруднен. Загрязняющие вещества, которые обычно через высокие дымовые трубы распределяются в высоких слоях и переносятся на большие расстояния, в данном случае скапливаются в приземном слое.

«Лондонским смогом» называют аэрозоль, образующийся в воздухе из капелек вместе с твердыми частицами не полностью сгоревших веществ. Капли формируются в результате реакции:

xH2 O (г) + SO2 = SO2 * xH2O

Летний смог называют также фотохимическим смогом – это вторичное загрязнение воздуха, возникающее в результате разложения загрязняющих веществ солнечными лучами, особенно ультрафиолетовыми. В загазованном воздухе под действием интенсивного облучения возникает синеватая прозрачная дымка, состоящая из озона (до 3 мг/м3 и более), оксидов азота, монооксида углерода СО (продукт неполного сгорания бензина) и различных органических соединений. Все эти вещества раздражают слизистую оболочку глаз и органы дыхания человека, в сырую погоду висят в воздухе в виде аэрозоля, снижая видимость на дорогах, в зоне их действия увядают цветы, скручиваются листья, нарушается рост и плодоношение деревьев. Для защиты атмосферы от негативного антропогенного воздействия используют следующие меры: - экологизацию технологических процессов; - очистку газовых выбросов от вредных примесей; - рассеивание газовых выбросов в атмосфере; - устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения. Безотходная и малоотходная технология Экологизация тех процессов – это создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Наиболее надежным и самым экономичным способом охраны биосферы от вредных газовых выбросов является переход к безотходному производству, или к безотходным технологиям. Термин «безотходная технология» впервые предложен академиком Н.Н. Семеновым. Под ним подразумевается создание оптимальных технологических систем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. Такое производство не должно иметь сточных вод, вредных выбросов в атмосферу и твердых отходов и не должно потреблять воду из природных водоемов. То есть понимают принцип организации и функционирования производств, при рациональном использовании всех компонентов сырья и энергии в замкнутом цикле: (первичные сырьевые ресурсы – производство – потребление – вторичные сырьевые ресурсы). Конечно же, понятие «безотходное производство» имеет несколько условный характер; это идеальная модель производства, так как в реальных условиях нельзя полностью ликвидировать

отходы и избавиться от влияния производства на окружающую среду. Точнее следует называть такие системы малоотходными, дающими минимальные выбросы, при которых ущерб природным экосистемам будет минимален. Малоотходная технология является промежуточной ступенью при создании безотходного производства.

 

1. Типы круговоротов в биосфере.

Круговорот веществ – многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех слоях, которые входят в состав биосферы Земли. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении (потоке) внешней энергии Солнца и внутренней энергии Земли.

В зависимости от движущей силы, с определенной долей условности, внутри круговорота веществ можно выделить геологический, биологический и антропогенный круговороты. До возникновения человека на Земле осуществлялись только первые два.

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и перераспределяет вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Этот круговорот в системе «магматические породы – осадочные породы – метаморфические породы (преобразованные температурой и давлением) – магматические породы» происходит за счет процессов магматизма, метаморфизма, литогенеза и динамики земной коры. Символом круговорота веществ является спираль: каждый новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.

Однако большой круговорот – это круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический) в отличие от большого совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его – в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы – главный, и он сам является порождением жизни. В ряде экосистем перенос вещеста и энергии осуществляется преимущественно посредством трофических цепей. Такой круговорот обычно называется биологическим. Он предполагает замкнутый цикл веществ, многократно используемый трофической цепью. Он может иметь место в водных экосистемах и в исключительных случаях в наземных (тропические леса). Самый интенсивный биогеохимический цикл – круговорот углерода. В природе углерод существует в двух основных формах – в карбонатах (известняках) и углекислом газе. Содержание последнего в 50 раз больше, чем в атмосфере. Углерод участвует в образовании углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.

 

1. Парниковый эффект и глобальное потепление климата.

Глобальное потепление - это процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана. Изменение климата на Земле происходит как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и неантропогенные. Среди основных внешних воздействий - изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности, вулканические выбросы и парниковый эффект (следствие выброса в атмосферу парниковых газов).

Парниковый эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Парниковые газы, и в первую очередь С02, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. По Г. Хефлингу (1990), атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с дpyгoй почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд. т условного топлива) концентрация С02 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1-1,5 % в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, вьщеление крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0,3% ежегодно). Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих парниковый эффект является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности.

 

 

1. Атмосфера. Загрязнение атмосферы. Кислотные осадки.

Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К ним следует отнести:

1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т.углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 – 1960 гг.) содержание СО₂ увеличилось на 18 % (с 0,027 до 0,032%).За последние три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. При таких темпах к 2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.

2. Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди.

3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).

4. Производственная деятельность.

5. Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора).

6. Выбросы предприятиями различных газов.

7. Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовый загрязнитель – монооксид углерода.

8. Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.

9. Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).

10. Вентиляционные выбросы с чрезмерной концентрацией озона из помещений с установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях 0,1 мг/м3. В больших количествах озон является высокотоксичным газом.

При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории. Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенно березы, дуба) к загрязнению воздуха выявлена давно. Совместное действие обоих факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического разруше