Основные тенденции изменения климата в истории Земли - раздел Экология, Г л а в а 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БИОСФЕРЫ Климат Земли Неоднократно Менялся. На Фоне Общей Тенденции Похолодания Неодно...
Климат Земли неоднократно менялся. На фоне общей тенденции похолодания неоднократно наблюдались периоды потепления, которые сменяли ледниковые периоды
На рубеже архея и протерозоя отмечено одно из первых оледенений в истории Земли. Его следы, в виде морен и отполированного ложа ледника, находят в Канаде, Карелии, Южной Америке, Южной Африке, Индии и Австралии. При этом содержание углекислого газа в атмосфере было высоким – более 2-5% (в наше время ~0,04%). На протяжении протерозоя был теплый климат, и температура морских вод достигала 35-45º С. Вместе с тем, в этот период отмечено несколько оледенений. Самое молодое из них произошло примерно 700 млн лет назад.
В фанерозое средние температуры, как правило, превышали 20º С (в наше время она немного ниже 14ºС). Разница между средними температурами полюсов и экватора была небольшой. Периоды похолодания отмечаются неоднократно. Об этом можно судить по осадочным образованиям. Так, например, соли, гипсы, ангидриды накапливаются в условиях жаркого сухого климата, а каменные угли, каолиновые глины – во влажном теплом и жарком климате. В большей степени влияние климата отражено в растительности, характер которой зависит тепла, солнечного света и влаги. В последние годы температуры древних эпох оценивают по соотношению изотопов кислорода или кальция и магния в раковинах беспозвоночных.
В эпоху палеозоя крупные материковые оледенения происходили в позднем ордовике (450-435 млн лет назад) и позднем карбоне (300-280 млн лет назад). В отличие от современной эпохи в палеозое южное полушарие было преимущественно материковым. Там располагалась Гондвана – материк, из которого позднее образовались Южная Америка, Африка, Австралия, Индия и Антарктида. Ледники Гондваны спускались до сороковых широт. В остальные периоды фанерозоя климат был теплым.
30 млн лет назад начинает формироваться современный климат с ледовыми шапками на полюсах. Вначале появляются ледники в Антарктиде. Около 10 млн лет назад началась новая волна похолодания, и ледники покрыли всю Восточную Антарктиду. В северном полушарии первые ледники в Исландии и Гренландии появились около 4-5 млн лет назад. Северный Ледовитый океан покрылся льдом около 2 млн лет назад.
Четвертичный период характеризуется быстрыми сменами климатических периодов. Ледниковые эпохи сменялись потеплением, потепления – новым оледенением. Максимум последнего оледенения отстоит от нас примерно на 20 тыс. лет.
Палеоклиматические ритмыразделяют на три группы: длиннопериодные – длительностью в миллионы лет, среднепериодные – в тысячи, десятки и сотни тысяч лет и короткопериодные – в десятки и сотни лет.
Длиннопериодные циклы, весьма вероятно, связаны с процессами рифтогенеза, которые могут приводить к изменению положения материков и океанов. Так, тёплый климат в меловом периоде объясняют расположением практически всех континентов в низких и умеренных широтах. Это способствовало формированию тёплых океанических течений, которые проникали в высокие широты (подобно современному Гольфстриму).
Среднепериодные колебания климата четвертичного периода наиболее заметны. По времени ближе к нам две эпохи:
· холодная в позднем плейстоцене с минимумом 20–18 тыс. лет назад, когда температура воздуха была ниже современной на 7–10ºС;
· тёплая эпоха голоцена («климатический оптимум») с максимумом потепления 5–8 тыс. лет назад, когда климат был теплее на 2 – 2,5ºС.
Современная среднегодовая температура в районе сверхглубокой ледовой скважины составляет –55,5°С. Это означает, что наша планета сейчас находится в „тёплом“ климатическом периоде, причем, по оценкам учёных, потепление ещё будет продолжаться 1–2 тысячи лет, после чего климат снова станет суровее. Мнение академика Котельникова (он географ) другое – Он считает, что мы на пороге похолодания, а потепление предсказывают математики, физики и иженеры на основе построенных ими моделей. Нужно отметить и эту точку зрения,
Какую погоду ждать на земле? директором Института глобального климата и экологии академиком Юрием Антониевичем Израэлем.
За сто минувших лет температура воздуха в Северном полушарии повысилась на 0,6 градуса Цельсия. Казалось бы, совсем небольшая величина, но она весьма заметна, чётко фиксируется изменение климата в отдельных регионах, иным стало распределение осадков, нарушилась привычная повторяемость экстремальных явлений — наводнений, ураганов, тайфунов. Стихийные бедствия будут случаться чаще, чем в прошлом. Предполагается, что их мощь будет нарастать. Но есть сценарии, в которых ничего особенного, заметного для землян происходить не будет. Такие варианты возможны, если развивать те виды энергетики, которые не сопровождаются выделением углекислого газа (одного из основных парниковых газов), а также заниматься энергосбережением.
Всю энергию мы получаем от Солнца, её величина практически постоянна. Однако в ХХ веке в результате деятельности человека атмосфера стала „грязнее“ (увеличилась концентрация парниковых газов), отчего она поглощает больше тепла. Вследствие этого парниковый эффект усилился. Образно говоря, „солнечная печка“ начала греть поверхность планеты чуть больше. Интересно, что влияние парникового эффекта более всего проявляется в так называемом приземном слое атмосферы. Антропогенное воздействие распространяется, конечно, на всю атмосферу, но нас интересует тот слой, где живёт человек. В ХХ веке температура в нижнем слое атмосферы повысилась на 0,6 градуса, а прогноз на ХХI век, по оценкам различных сценариев, — рост температуры от 1,4 до 5,8 градуса.
На взгляд директора Института глобального климата и экологии академика Юрия Антониевича Израэля наиболее вероятны сценарии, предполагающие повышение температуры на полтора-три градуса. Основные проблемы будут связаны с вечной мерзлотой. Её протаивание ухудшит ситуацию на огромных просторах России, поскольку в зоне вечной мерзлоты находится около 55 процентов нашей территории. При потеплении будут проседать дома, выходить из строя нефте- и газопроводы. Возможен выход из глубин вечной мерзлоты метана, а он тоже парниковый газ. И уровень моря начнёт повышаться. По прогнозам, за сто лет он поднимется на 47 сантиметров. К счастью, этот процесс будет идти медленно, а значит, можно успеть принять меры. В этой связи в 1987 году в Японии был разработан Международный, так называемый Киотский, протокол об ограничении выбросов в атмосферу парниковых газов. В нём определены квоты промышленных выбросов только для развитых стран и стран с „переходной экономикой“, таких, как Россия, в зависимости от их территории, численности населения и других особенностей. Большинство стран свои обязательства не выполняют и превышают указанные в документе квоты по вредным выбросам, за исключением стран бывшего Советского Союза. Мы не только выполняем, но и перевыполняем все нормы, так как промышленность у нас „рухнула“. К примеру, выбросы двуокиси углерода уменьшились на одну треть. Это колоссальная цифра!
А где же анализ данных кернов льда изотопным методом? Их следует рассмотреть, иначе тема доклада повисает в воздухе.После «климатического оптимума» прослеживаются короткопериодные колебания температуры. Похолодание в середине первого тысячелетия новой эры получило в старинных документах название «века страшных зим». На рубеже первого и второго тысячелетий новой эры наступает тёплая «эпоха викингов». Температура воздуха в Гренландии была на 2 – 3º С выше современной. Норманны (под предводительством Эйрика Рауди «Рыжего») в 980 г. начали успешно осваивали Гренландию. В XIII веке началось похолодание, и поселения были брошены. Следует подчеркнуть, что изменения климата в высоких широтах более контрастны, чем в среднем по планете.
О периодах потепления и похолодания говорят исследования льда Антарктиды на станции Восток. В скважине глубиной 3350 м изучен изотопный состав льда и оценена температура его образования (рис. 30). Одновременно была измерена концентрации СО2 в пузырьках воздуха ледового керна. Пробы охватывают: голоцен (последние 10 тыс. лет), валдайскую, или вюрмскую ледниковую эпоху (10 – 120 тыс. лет назад), микулинское или рисс-вюрмское межледниковье (120–130 тыс. лет назад) и заключительные этапы днепровского или рисского оледенения. Общая продолжительность временного интервала наблюдений 425 тыс. лет. Точность определения возраста льда на глубине 2200 м составляет 10–15 тыс. лет. На сегодня это единственная колонка льда, покрывающая последний ледниково-межледниковый цикл.
Относительные изменения температуры можно оценить по соотношению легких и тяжелых изотопов водорода ( 1Н, 2Н и 3Н) или кислорода (16О, 17О и 18О) в воде . Лёгкие молекулы более подвижны . Поэтому лед при плавлении и вода при испарении обогащаются тяжёлыми изотопами. Соотношение изотопов указывает на температуру, при которой протекали эти процессы . С учетом точности и простоты измерений индикатором температуры служит отношение 18О/16O. В сумме изотопов кислорода доля 18О – 0,204%, 16O – 99,759%. Малая распространённость 17О – 0,037% затрудняет измерение его концентраций. За ноль принят изотопный состав морской воды. В Восточной Антарктиде отклонение отношения 18О/16O от стандарта на 0,1% соответствует изменению температуры на 1,5°С.
Температура и концентрации парниковых газов (двуокиси углерода и метана) менялись неоднократно и происходили синхронно по времени (рис. 30). Следовательно, существуют природные факторы, которые вызывают эти процессы.
Рис. 30. Изменение концентрации СО2, N2O, CH4 и D (индикатора температуры)
по данным анализа керна льда на станции «Восток» (Антарктида) [27]
Изменения средней температуры поверхности Земли с 1000 по 1900 г. показаны на рис. 31. Общей тенденцией является понижение температуры примерно на 0,2оС. На ее фоне отмечаются периоды кратковременного похолодания (до – 0,2о в середине XV века) и потепления (почти на +0,2 о в конце XII века), о которых шла речь выше. Быстрый подъем, начиная со второй половины XIX века, совпадает с началом промышленной революции в Европе.
Рис. 31. Изменение температуры в Северном полушарии за последние 1000 лет
Температура поверхности Земли в 1850–2000 гг. (рис.32).Градиент изменения температуры в период 1901–2003 гг. составляет +0.68 оС/100 лет, но рост неравномерный. В период с 1940 – и до конца 1970-х гг. холодные годы чередовались с теплыми, а затем наступает современный быстрый подъем (градиент +2.39о/100 лет для периода 1976-2002). Самым теплым был 1998 г (отклонение от среднего за 1961–90 гг. составило +0.66о С для Северного полушария) [28].
Рис. 32 Тренд средней температуры земной поверхности
Современное потепление неоднородно. Над сушей Северного полушария рост температур – +3.56о/100 лет. Для некоторых районов Мирового океана характерно уменьшение температуры до 0,5оС, связанное с увеличение облачности.
Изменения климата России.Средний тренд за 1951–2004 гг. составил +0.29ºС/10 лет (32% объясненной дисперсии). Потепление максимально в зимний и весенний сезоны (+0.4ºС/10 лет) и особенно заметно в центральных и южных районах Сибири зимой (местами больше+ 0.7ºС/10 лет).
Для биоты важна не только температура, но и распределение осадков. Для России в 1951–2004 гг. обнаруживается рост зимне-весенних осадков в западной части и уменьшение летне-осенних осадков в восточных регионах. Однако почти во всех случаях тренд объясняет лишь малую долю изменчивости осадков.
Все темы данного раздела:
Г л а в а 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БИОСФЕРЫ
На роль жизни при формировании земной в 1802 г. обратил внимание (без употребления самого термина) французский ученый Ж. Б. Ламарк. Практически одновременно с ним сферу жизни в своих работах выдели
Иерархическая структура биосферы
В биосфере Вернадский выделил пять основных феноменов.
1. Жизнь (тайна ее возникновения до сих пор не разгадана).
2. Организм (термин относится к любому существу от микроорганизма
Вещественный состав среды обитания
Условия существования организмов тесно связаны с составом литосферы, гидросферы и атмосферы.
Литосфера - это каменная оболочка Земли или земная кора, в которой выделяю
Химические элементы в организмах
Необходимые организмам элементы называют биогенными. Их делят на макро- и микроэлементы.
Макроэлементыучаствуют в строении клеток. Главными элементами являются O, C, H, N
Общие закономерности химической дифференциации живого вещества в биосфере
Химический состав живого вещества в основных чертах сложился еще на этапе отбора химических элементов и соединений, необходимых для поддержания целостности метаболических процессов и передачи насле
Биосфера как сложная адаптивная система
За рубежом распространена гипотеза Геи, согласно которой Земля представляет огромный организм, регулирующий обстановку, необходимую для своего существования. Эта идея обычно приписывается Лавелоку
Особенности термодинамической системы биосфера
Биосфера относится к термодинамическим системам, особенности которых можно определить так:
· сложная;
· адаптивная;
· неравновесная;
· открытая.
Принцип Ле-Шателье - Брауна
Любая термодинамическая система реагирует на внешнее воздействие в соответствии с принципом Ле-Шателье - Брауна:
внешнее воздействие, выводящее систему из термодинамического равновесия,
Автотрофы
Автотрофы - синтезируют из неорганических соединений органическое вещество с использованием энергии Солнца или энергии, освобождающейся при химических реакциях. Автотрофы использую для этого хемоси
Гетеротрофы
Гетеротрофы используют для питания исключительно или преимущественно органические вещества и неспособны к фото или хемосинтезу. Это все животные, грибы и многие микроорганизмы. Различают разные тип
Анаэробы
Анаэробы (от греч. an − отрицательная частица, aer − воздух и bios − жизнь) способны жить и развиваться без свободного кислорода. Термин был введен Л. Пастером, открывшим в
Фенотип вида
Фенотип вида определяет окружающая их среда. По определению В. И. Вернадского
«… жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совок
Популяция
Популяция имеет сложную структуру и неоднородна. Внутри нее можно выделить более или менее устойчивые небольшие группировки по родственному или возрастному признаку. Члены сообщества конкурируют др
Экосистема
Основополагающим понятием и главной таксономической единицей биосферы является экосистема. Она складывается не случайно, а представляет взаимообусловленную систему, образованную ор
Экосистемная организация жизни
В идеальной экосистеме круговорот веществ, которые использует биота, должен быть замкнут. В противном случае их содержание в экосистеме будет меняться, и это рано или поздно приведет к истощению ре
Размеры и биоразнообразие экосистем
Размеры и биоразнообразие экосистем определяют как круговорот веществ, так и устойчивость самой системы.
Размер экосистем. По мере увеличения размеров связи между составля
Поведение экосистем
Экосистема может находиться на разной стадии развития:
· гомеостаз;
· сукцессия;
· сезонные изменения;
· катастрофа.
Гомеостазомназываю
Важнейшие принципы строения биосферы
Описание строения биосферы в самых общих чертах может быть дано в краткой форме, исходя из простых правил так, как это сделано двумя экологами.
Д. Чирас сформулировал четыре важнейших экол
Энергетические факторы
Циркуляция энергии в современной биосфере выглядит следующим образом (рис. 7). Автотрофы переводят солнечную энергию в химическую форму. Часть ее расходуется автотрофами в процессе жизнедеятельност
Правило одного процента
Допустим, автотрофы большую часть солнечной радиации будут превращать в энергию химических связей и накапливать в виде биомассы. Это приведет к похолоданию в период бурного роста автотрофов и стане
Доля энергии, поступающей из биосферы в литосферу
В идеальной экосистеме потоки синтеза и деструкции органического вещества должны быть сбалансированы, т.е. его сток в литосферу не происходит. В действительности это не так. За геологическую истори
Абиотические факторы
Абиотические факторы (количество осадков, влажность, температура и т.д.) – это свойства среды, которые, так или иначе, влияют на биоту. Для организма требуются определенные условия и, если хотя бы
Биотические факторы
Виды, представленные в экосистеме взаимосвязаны и в силу этого формируют биотические факторы, или иначе, биотическую среду обитания.
Главной и наиболее универсальной формой отношений орган
Действие экологических факторов на экосистемы
Действие энергетических, абиотических и биотических факторов на биоту проявляется в изменении численности организмов. При высоких уровнях воздействия может произойти вымирание доминирующих видов и
Показатели состояния экосистемы
Со временем изменения в экосистеме накапливаются и рано или поздно приводят к ее перестройке. Важно знать в какой фазе развития находится экосистеме (стабильна или происходит ее эволюция) и какие ф
Экологические риски
Согласно Федеральному закону РФ “О техническом регулировании” N 184-ФЗ от 27.12.2002 риск есть
«..вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридичес
Вероятность неблагоприятного воздействия
Вероятность реализации события за интервал времени T можно найти, зная функцию распределения событий F(t) во времени t. Она равна
Вероятность поражения объектов
Оценивая вероятность поражения объекта Pn, учитывают его удаленность от источников воздействия r и защищенность L, т.е. рассматривают функцию вида
Оценка экологического риска
Экологический ущерб Y определяет сумма
,
где Wi –
Г л а в а 3. Биогеохимические циклы
В экосистемах практически все химические элементы (не только биогенные) циркулируют из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду (рис. 10). В. И. Вернадский назвал эти круговороты биогеохи
Общая характеристика циклов экосистем
В биосфере выделяют два взаимосвязанных цикла веществ:
· геологический;
· биогеохимический.
Геологический цикл – это круговорот веществ, в котором биота
Сопряжение биогеохимического цикла углерода с циклами других биогенов
Ключевым этапом для понимания взаимосвязи основных биогенов является ассимиляция СО2 , которая происходит в молярном отношении СО2:Сорг:О2 = 1:1:1 по реакции СО
Цикл углерода
Круговорот углерода в литосфере, гидросфере и атмосфере обусловлен как геологическими процессами, в которых биота не участвует, так и деятельность самой биоты. О масштабах этих процессов можно суди
Геологический кругооборот углерода
За время существования планеты круговорот углерода менялся. Пузырьки газа в древнейших кварцитах – это следы первичной атмосферы, в которой содержание СО2 достигало 60%. Дегазация мантии
Накопление углерода в осадочных породах и процессы рифтогенеза
Эпохи активизации рифтогенеза сопровождаются, весьма вероятно, выносом больших масс вулканогенных пород и глубинного CO2, а также и повышением уровня Мирового океана. При этом увеличивае
Биогеохимический цикл углерода
Потоки углерода в биосфере поддаются лишь приблизительным оценкам. Однако баланс цикла можно оценить косвенно по изменению концентрации СО2 в атмосфере. Из табл. 3 следует, что последние
Антропогенное воздействие на круговорот углерода и его последствия
Основные формы влияния человека на цикл углерода:
· сжигание топлива: угля, нефти, газа и др., с которым связаны выбросы СО2 (ежегодно выбрасывает в атмосферу более 22 млрд т CO2);
Биогеохимический цикл кислорода
Современная обстановка, при которой содержание кислорода в атмосфере достигает 20%, сложилась постепенно. Кислород активно реагирует с другими элементами, а потому из недр Земли в свободном виде не
Биогеохимический цикл азота
Азот составляет почти 78% массы атмосферы. Основная его часть образует молекулы N2 из двух атомов Большинство организмов не способно использовать этот азот из-за прочной связи атомов. Дл
Биогеохимический цикл фосфора
Геологический круговорот фосфора проявляется в разрушении горных пород, последующем растворении фосфатов в кислых растворах и постепенном накоплении фосфора в донных отложениях.
Значение ф
Биогеохимический цикл серы
Сера химически активный элемент, который проявляет валентность: –2, +4 и +6. В земной коре она существует, главным образом, в сульфидной (соли сероводородной кислоты) и сульфатной (соли серной кисл
Биогеохимический цикл железа
Железо по распространенности занимает четвертое место. Оно может выступать в 2-х и 3-х валентной форме. Именно по этой причине железо входит в составе гемоглобина – вещества, переносящего по кровен
Г л а в а 4. Возникновение и эволюция жизни на Земле
«Любое решение проблемы происхождения жизни, предложенное отдельным человеком, каким бы образованным и талантливым он ни был, неизбежно будет пристрастным и уязвимым для критики, потому что оно буд
Химическая эволюция
В древней атмосфере свободный кислород отсутствовал. Она состояла из паров воды и газов CO2, CH4, NH3, H2S, из которых возможен синтез простых органическ
Сценарий образования и эволюции жизни на Земле
На рис. 20 показаны четыре стадии образования и эволюции жизни на Земле. Первая стадия, начавшаяся примерно 3,8 млрд лет назад, связана с возникновением и эволюцией РНК.
Стадия 1 –
Закономерности эволюции биоты
К важнейшим закономерностям эволюции следует отнести:
· усложнение форм жизни;
· аддитивный характер изменений;
· неравномерность развития.
Рассмотрим перечислен
Планета Земля
Экваториальный радиус Земли равен 6378 км. Масса планеты составляет 6*1024 кг, а средняя плотность – 5,5 г/см3. В ядре планеты плотность вещества выше (около 12 г/см3
Особенности геологической истории
По особенностям геологического развития и господствующим форма жизни в истории Земли выделяют эры:
· зарождение жизни (эозой) – время образования устойчивых органических м
Докембрийский период
В докембрии выделяют архей ранний или катархей, млрд лет назад (до 3,15) и поздний архей (до 2,50)., а также протерозой – ранний (до 1,65) и поздний (до 0,57).
Ранний архей. Возник
Нижний и средний рифей. Восстановление единства Пангеи (1,7—1,0 млрд лет)
В среднем рифее завершается рифтогенез, и возрождается суперконтинент Пангея. Поступление воды из мантии начинает превышать ее расход на серпентинизацию мантийных оливинов и возобновляется увеличен
Связь массовых вымираний с процессами рифтогенеза
Сопоставление закономерностей накопления карбонатных пород и керогена в осадочных отложениях с численностью семейств морской биоты (рис. 23) показывает, что, по крайней мере, крупнейшие вымирания (
Древнейшие экосистемы
Примером древних экосистем являются цианобактериальные маты, следы которых находят в строматолитах – осадочных породах, возраст которых может превышать 3 млрд лет. Они процветали вплоть до фанерозо
Фанерозой
Началом фанерозоя принято считать 570 млн лет назад. В табл. 8 даны геохронологические подразделения этого эона.
Таблица 8. Геохронологическая таблица фанеро
Палеозойская эра
В этот период выделяют два тектонических этапа: каледонский и герцинский, которые соотносятся с ранним и поздним палеозоем. Рифтогенез сопровождается трансгрессиями и регрессиями моря, а также изме
Мезозойская эра
В мезозой перестройка земной коры проходила в один этап – киммерийский, который приводит к расколу Пангеи 2. В конце триаса отделяется Гондвана, на рубеже триаса и юры – Северо-Американская и Восто
Кайнозойская эра
Эта эра подразделяется на три периода: палеогеновый, неогеновый и четвертичный.
В палеогене происходит крупная и последняя трансгрессия моря, которая захватила Средиземноморский геосинклин
Г л а в а 6. Последствия антропогенного влияния на геосферы
«Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те победы, на котор
Глобальные последствия загрязнения атмосферы
Результаты экологических исследований в России и за рубежом однозначно свидетельствуют, что загрязнение приземного слоя атмосферы является самым мощным фактором воздействия на человека, пищевые цеп
Санитарно-гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха
Главными загрязнителями атмосферы, кроме крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи, являются сложные органические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вир
Характеристики уровня загрязнения атмосферы
Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха является зависимость воздействия загрязняющих веществ на здоровье населения не только от значения их концентраций, но и от продолжительности
Критерии суммарного загрязнения атмосферы
Суммарное загрязнение характеризует индекс загрязнения атмосферы (ИЗА).Он показывает, какому уровню загрязнения диоксидом серы соответствуют наблюдаемые концентрации веществ. ИЗА р
Кислотные дожди
Понятие «кислотные дожди» относят ко всем видам осадков (дождь, снег и т.п.), pH которых меньше среднего значения для дождевой воды pH = 5,6. Термин ввел английский ученый Р. Смит (1887 г.)
Источники поступления оксидов серы
Естественная фоновая концентрация SO2 достаточно стабильна. Для России она составляет 0,39 мкг/м3 в Арктике и 1,28 мкг/м3 в средних широтах. В мировой практ
Источники поступления оксидов азота
Естественная концентрация оксидов азота для России составляет 0,08 мкг/м3 в Арктике и 1,23 мкг/м3 в средних широтах. ПДК для оксидов азота – 40 мкг/м3.
Механизм образования кислотных осадков
Оксиды серы и азота после химических реакций образуют кислоты.
Основная масса диоксида серы (сернистый ангидрит) во влажном воздухе превращается в полигидрат SO2
Воздействие кислотных дождей на экосистемы и людей
Последствия кислотных дождей показаны на рис. 25.
Рис. 25. Воздействие к
Меры по защите окружающей среды от кислотных дождей
Чистота атмосферного воздуха является приоритетом природоохранной деятельности многих государств. Международными соглашениями установлены нормы выбросов диоксида серы и оксидов азота, ниже которых
Кислотообразующие выбросы мегаполисов
В мегаполисах выбросы в атмосферу представляют большую проблему из-за их масштабов и высокой плотности населения. Особо опасен смог – видимое загрязнение воздуха любого характера. Для его формирова
Озоновые дыры
Озон (O3) – едкий слегка голубоватый газ. Является сильным окислителем и в приземном воздухе неустойчив. Значение озона для биосферы объясняется сильным поглощением опасного для биоты ул
Механизмы разрушения озонового слоя
Два основных процесса разрушают озон: азотный фотохимический и хлорный.
Азотный фотохимический механизм. Разрушителем являются оксиды азота, которые образуются в мезосфере
Особенности формирования озоновых дыр в полярных областях
По мере накопления данных стали ясны не только антропогенные, но природные причины образования озоновых дыр, которые, вопреки названию, представляют не брешь в атмосфере, а снижение концентрации оз
Факторы, определяющие климат Земли
Климат формируют космические (активность Солнца, особенности орбитального движения Земли, падение метеоритов) и земные факторы (излучение планеты, отражение солнечного излучения, геологические проц
Особенности орбитального движения Земли
Cербский геофизик М. Миланкович в 1920 г. выделил три параметра движения Земли, которые могут влиять на количество поступающей солнечной радиации: прецессия, нутация и орбита Земли.
Пре
Вулканы
Образующиеся при извержении вулкана аэрозоли и серосодержащие газы могут заметно ослаблять поток солнечной радиации, почти не изменяя инфракрасное излучение Земли в мировое пространство.
С
Система ветров
Ветры переносят тепло из тропиков в другие широты, сглаживая перепады температуры и определяя климат Земли. Происходит это следующим образом.
Воздушные массы, нагретые на экваторе, поднима
Морские течения
Океаны занимают примерно 72% поверхности Земли, а их теплоемкость многократно превышает теплоемкость атмосферы (теплоемкость столба воды высотой 3 м и столба атмосферы приблизительно равны). Запас
Тектоника плит
При объяснении причин палеоклиматических изменений важно учитывать положение континентов, а также связанные с этим эволюцию океанических течений и альбедо поверхности Земли.
В настоящее вр
Парниковый эффект и аэрозоли
На климат влияют два атмосферных фактора, действующие в противоположном направлении:
· парниковые газы – потепление;
· аэрозоли и облака – охлаждение.
Некоторые газы проп
Общая характеристика последствий изменений климата
Потепление привело к заметным изменениям в биосфере (табл. 11).
Таблица 11. Изменения в атмосфере, климате и биофизической системе Земли в XX веке
(
Факторы изменения климата, не связанные с антропогенным влиянием
Рассмотренные прогнозы и выводы о причинах изменения климата основаны на докладах МГЭИК. Однако единого мнения о факторах влияния на климат пока нет, и дискуссия по этому вопросу не прекращается. Н
Международная политика и глобальное потепление
Основа международной политики по предотвращению глобального потепления заложена Рамочной Конвенцией ООН об изменении климата (РКИК), которая принята 1992 г.
В 1997 г. принят Киотский прото
Санитарно-гигиенические критерии оценки качества вод
Качество вод характеризует индекс загрязненности вод (ИЗВ), который равен
Загрязнение морей нефтью и нефтепродуктами
По оценке экспертов до 2025 г. мировое потребление нефти будет увеличиваться на 1,8% в год, а добыча к 2025 г. вырастет до 115 млн баррелей в сутки. При таких объемах потребления не обойтись без по
Состав нефтепродуктов и их поведение в водоемах
Нефть представляет маслянистую жидкость темно-коричневого цвета. Состав ее неоднороден и зависит от типа месторождения. Основные компоненты нефти – углеводороды (до 98%) подразделяются на 4 класса.
Индексы чувствительности побережья к нефтяному загрязнению
Поведение нефтяного загрязнения, степень его воздействия на живую природу и методы ликвидации аварий во многом зависят от типа береговой полосы. Уязвимость побережья к нефтяным разливам характеризу
Охрана морей и океанов
Серьезность проблемы загрязнения нефтью морей осознана давно. В 1954 г. принята конвенция, определяющая обязанности государств по охране морей. В 1958 г. юридически закреплены принципы и нормы морс
Загрязнение внутренних водоемов при добыче нефти
Эта проблема рассмотрена на примере месторождения Самотлор[31]. Оно расположено на правобережье р. Оби в ее среднем течении (рис. 33). Является одним из крупнейших в мире. Площадь более 2400 км
Характеристика источников воздействия на окружающую среду
Процесс добычи, транспорта и переработки нефти сопровождается воздействием на все основные компоненты природной среды: атмосферный воздух, почвенный покров, рельеф, природные ландшафты, растительны
Динамика загрязнения нефтепродуктами и хлоридами
Результаты мониторинга за период с 2001 по 2004 гг. на притоке р. Ватинский Ёган приведены на рис. 34. Фоновый уровень загрязнения примерно постоянный и находится вблизи ПДК для НП и ХЛ. Из опыта р
Загрязнение внутренних водоемов
Загрязнение внутренних водоемов в настоящее время является общемировой проблемой. Она касается даже таких крупных озер, как Ладожское.
Экологическое состояние водоемов определяется:
Эвтрофикация и механизм ее воздействия на экосистемы водоемов
Эвтрофикация – это ухудшение качества воды из-за избыточного содержания биогенных элементов, в первую очередь соединений фосфора и азота.
В водоемы кислород поступает тремя путями: фотосин
Оценка степени эвтрофикации
Внешним проявлением эвтрофикации является цветение водоемов (обычно это цианобактерии), зарастание мелководий, появление нитчатых водорослей и загрязнение берегов остатками гидрофитов. Благоприятст
Предупреждение эвтрофикации
Основная мера предупреждения эвтрофикации водоемов – сокращение поступления азота, и особенно, фосфора. Пути ее осуществления могут быть разные.
В густо населенных районах основная масса б
Экологические проблемы Ладожского озера
Гидрологические параметры озера приведены в табл. 7. Необходимо добавить, что длина береговой линии озера – 1870 км. Из озера вытекает только р. Нева, а впадают 32 реки, длиной более 10 км, наиболе
Антропогенное влияние на литосферу
Литосфера представляет наиболее консервативную часть биосферы Земли, но и она испытывает заметное влияние деятельности людей. Так, в Калифорнии разработка приповерхностных нефтяных месторождений вы
Санитарно-гигиеническая оценка опасности химического загрязнения почв
В основе оценки опасности загрязнения лежитпредельно допустимая концентрация (ПДК) химического вещества в почве. Это комплексный показатель безвредного для человека содержания хими
Общая характеристика опасности химического загрязнения
В банке данных Chemical Abstract Services (США) имеются сведения почти о 8 млн химических соединений. Несколько десятков тысяч этих соединений применяются в быту, промышленности и сельском хозяйств
Тяжелые металлы
К тяжелым металлам относят элементы пятой и шестой групп Периодической системы элементов. Они имеют плотность более 6-8 г/см3, что объясняет их название. В эту же группу включают мышьяк,
Пестициды.
Пестициды используются для борьбы с переносчиками таких болезней как малярия или энцефалит, широко применяются в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений и во многих других случаях. Мас
Поступление веществ в город
Больше всего город использует чистой воды (470 млн т), на втором месте находится потребление кислорода (50 млн т), идущего, в первую очередь, на сжигание топлива. Далее следуют строительные материа
Состояние воздушного бассейна
Наибольшая доля выбросов в атмосферу приходится на пары воды (около 11 млн т) и углекислый газ (около 1,2 млн т). Далее следуют сернистый ангидрид, окись углерода, пыль, углеводороды и окислы азота
Загрязнение водного бассейна
Сбросы сточных вод (включая ливневые и талые) через канализационную сеть и помимо нее достигают 350 млн т/год. Они содержат взвешенные частицы – 36 тыс. т, фосфаты – 24, азот – 5, нефтепродукты – 2
Твердые и концентрированные отходы
Масса твердых и концентрированных отходов достигает около 3,5 млн т/год. Доля золы и шлаков ТЭЦ достигает 16%, а в сумме с металлургическими шлаками, горелой землей и пиритными огарками – 30%. Их с
Биогеохимические процессы на полигонах ТБО и их использование
Полигон ТБО – это природоохранное сооружение для длительного хранения твердых отходов. Его площадь может достигать несколько сотен гектар, а высота более 30 м. До 70% массы отходов составляют целлю
Полигон ТБО, как источник метана
Оценки показывают, что свалки являются источником парниковых газов. В мире образуется ежегодно 400–500 млн т ТБО. Допустим, что 25–30% органического вещества окисляется аэробами. Остальная часть пе
Геологическая среда территории Москвы
Город расположен на Восточно-Европейской платформе. Ее фундамент залегает на глубине около 2 км, сложен гнейсами, гранитами и железистыми кварцитами. На протяжении геологической истории на территор
Влияние хозяйственной деятельности на гидрогеологические условия
Проявляются два основных фактора изменения гидрогеологических условий.
Во-первых, подсыпки грунтов и нивелировка местности привели к исчезновению более 100 рек и ручьев, что изменило услов
Полезных ископаемых
Горно-промышленный комплекс является мощным фактором воздействия на окружающую среду. В России общая площадь земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых, достигает 2 млн га. Характер воздейст
Эколого-геологические условия и ресурсы района оз. Баскунчак
Озеро Баскунчак образовалось в западной части Прикаспийской низменности в результате солянокупольной тектоники. В Баскунчакском массиве выделяют (рис. 45):
· соляные купола (Северо-Баскунч
Экологические неблагоприятные процессы, обусловленные добычей солей и гипса
Положение кровли пласта соли зависит от баланса между добычей и поступлением солей с природными водами. Высокие темпы добычи в 1960–1980 гг. (до 6 млн т, что в 4 раза превышало поступление) привели
Рекомендации по рациональному освоению ресурсов
Первые природоохранные мероприятия в районе были направлены на защиту качества добываемых солей. В конце XIX века сооружены валы, предотвращающие засорение пласта, и установлен пропускной режим въе
Радиационная безопасность
У человека нет органов чувств, которые могут предупредить об опасности, а поэтому последствия радиационного облучения часто преувеличивают. Вместе с тем, радиация не является новым фактором воздейс
Характеристики величин и единиц в области ионизирующих излучений
Активность вещества или просто активность равна числу распадов в единицу времени.Единицей измерения является беккерель (Бк). Он равен 1 распаду в 1 с. Размерность – [с-
Воздействие излучения на человека
Прямое действие ИИ проявляется в разрушении связей в молекулах клетки. Косвенное действие ИИ связано с радиолизом воды, которая составляет около 70 % массы клеток. Образование свободных радикалов т
Основные принципы нормирования дозовых нагрузок
Радиационный риск. В дозиметрии рассматривают дополнительный риск потери трудоспособности или смерти в течение года на единицу эффективной эквивалентной в 1 Зв. Для оценки ранних э
Радиоактивность окружающей среды. Источники радиоактивного облучения
Современный фон формируют:
· природные источники, которые существуют на протяжении всей истории Земли;
· техногенное загрязнение радионуклидами естественного происхождения;
Месторождения полезных ископаемых, как источник радиоактивного загрязнения
Облучение, связанное с разработкой полезных ископаемых, удобно характеризовать ожидаемой годовой коллективной дозой. Она не превышает 500 000 чел.-Зв/год при индивидуальной дозе примерно 100 мкЗв/г
Атомная энергетика и радиационная безопасность
Атомными электростанциями (АЭС) располагают более 30 стран. Число ядерных реакторов превышает 500. По оценкам МАГАТЭ, коллективная доза от производства уранового топлива составляет 2,8ּчел.-З
Радиационная обстановка в районах ядерных взрывов и аварий
Ядерные взрывы и аварии на АЭС имеют сходную основу радиоактивного загрязнения среды, но соотношение долгоживущих и короткоживущих радионуклидов отличается. Дело в том, что в реакторе АЭС накаплива
Облучение от источников, применяемых в медицине
В медицине широко используются рентгеновские установки (флюорография и др.) и радиоактивные изотопы (лучевая терапия и др.). Средняя коллективная доза, которую может получить население по медицинск
Последствия ядерных аварий
С начала ядерной эры (декабрь 1942 г., когда в Чикаго была осуществлена цепная ядерная реакция) произошли крупные ядерные аварии:
· на английском заводе «Силлафилд» (Уиндскайл) в 1957 г. п
Южно-Уральский след
Причина аварии – недостаток опыта в период становления ядерно-промышленного комплекса. В 1949–1952 гг. сброшено (ПО «Маяк») в оз. Карачай и р. Теча 76 млн м3 отходов, содержащих радионук
Авария на Чернобыльской атомной электростанции
26 апреля 1986 г. произошел тепловой взрыв 4-го реактора ЧАЭС с выбросом части накопившихся в нем радионуклидов. Последующие выбросы продолжались в виде струи газов и аэрозолей. Общая активность ра
Результаты радиационно-гигиенической паспортизации опасных объектов
В табл. 29 приведены оценки структуры доз, получаемых населением в районах действующих АЭС и на территориях, которые подверглись радиоактивному загрязнению. Данные показывают, что в коллективных до
Новости и инфо для студентов