Что является причиной и каковы последствия загрязнения атмосферы? Последствия хозяйственной деятельности человека для окружающей среды.

Антропогенное воздействие сильно изменяет естественные природные процессы. Глобальными последствиями загрязнения являются парниковый эффект, разрушение озонового слоя, нарушение природных круговоротов, кислые осадки.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата .

Парниковый эффект − это повышение средней температуры атмосферы в результате увеличения в ней концентрации «парниковых газов» (углекислого, метана, паров воды и др.), препятствующих нормальному теплообмену Земли.

Причиной возникновения парникового эффекта является выброс в атмосферу больших количеств «парниковых газов». Содержащие в атмосфере в большом количестве азот и кислород почти не задерживают теплового излучения, исходящего от нагретой поверхности Земли. Зато «парниковые газы» − пары воды и углекислый газ − удерживают 84 % этого излучения. Наиболее важным из парниковых газов является углекислый (СО 2). Увеличение его содержания в атмосфере началось еще в 19 веке и продолжается до сих пор. За последние 100 лет содержание СО 2 в атмосфере возросло на 25%. За этот же период содержание метана выросло в 2 раза. Миллиарды тонн углекислого газа ежегодно выбрасываются в атмосферу в результате сжигания топлива (в транспортных двигателях, при производстве энергии). Метан попадает в атмосферу при добыче природного газа, в результате разложения органических останков.

Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, как стеклянная крыша в парнике, пропускает солнечные лучи, но не дает уйти теплу, задерживая тепловое излучение Земли. При этом повышается средняя температура окружающей среды. Увеличение температуры ведет к уменьшению растворимости СО 2 в Мировом океане, что обуславливает появление в атмосфере новых порций газа.

Следствием разогрева атмосфера является таяние ледников и расширение воды, что ведет к повышению уровня Мирового океана. Уже сейчас происходит интенсивное таяние льдов Антарктиды. За последние десятилетия толщина льдов в Северном Ледовитом океане уменьшилась на 40 %. К 2030−2050 годам при существующих темпах производства должно произойти увеличение температуры на 1,5 − 4,5 0 С, что вызовет подъем уровня Мирового океана на 50−100 см, а концу века − на 2м.

Повышение уровня Мирового океана означает затопление обширных прибрежных территорий, исчезновение небольших островов, заболачивание земель во многих районах. Это будет серьезным ударом по мировой экономике, так как большая часть населения Земли обитает вблизи океанов и морей.

Еще одним следствием потепления климата будут сильнейшие ураганы, засухи, муссонные дожди, лесные пожары. Существует предположение, что резкое повышение температуры может изменить глобальную океаническую циркуляцию, следствием чего будет быстрое наступление очередного Ледникового периода (то есть быстрое глобальное похолодание).

Даже очень небольшое, в пределах 1−2 0 С, изменение климата ведет к засухам на одних территориях, расширению пустынь, и увеличению количества осадков и наводнений на других территориях. За последние 50 лет общая площадь пустынь увеличилась примерно на 9 млн. км 2 − территорию, равную по размерам половине Южной Америки. При изменении климата нарушается нормальная смена времен года, изменяются биологические ритмы, что ведет к гибели многих организмов.

В 1992 году на конференции по охране окружающей среды в Рио-де-Жанейро была принята конвенция ООН об изменении климата, согласно которой 25 развитых стран и стран с развивающейся экономикой должны взять на себя следующие обязательства: вернуться к выбросу парниковых газов на уровне 1990 года, предоставить финансовые ресурсы и безопасные технологии другим странам и т.д.

Разрушение озонового слоя .

Еще одним глобальным последствием загрязнения является разрушение озонового слоя, защищающего биосферу от мощного космического излучения. Впервые озоновые дыры были обнаружены в 1975 году над Антарктидой. В настоящее время наблюдается истощение озонового слоя над многими областями земного шара. Озоновый слой над Антарктидой за последние несколько десятков лет уменьшился на 40 %, над Северным полюсом − на 10 %. В защитном озоновом слое появилось много «дыр». Озоновые дыры обнаружены и над Россией, особенно над ее холодной частью − Сибирью.

Уменьшение количества озона в атмосфере влияет на климат планеты и здоровье людей. Проникающее через озоновые дыры ультрафиолетовое излучение обладает достаточной энергией для разрушения большинства органических соединений живой клетки. В районах с пониженным содержанием озона наблюдается увеличение заболеваемости людей глазными болезнями, подавление иммунной системы, а также рост числа онкологических заболеваний. Так, американские ученые установили, что уменьшение озонового слоя на 1 % ведет к усилению ультрафиолетовой радиации на 2 % и, как следствие, учащению случаев заболевания раком кожи на 2,5% . Под действием ультрафиолета растения постепенно теряют способность к фотосинтезу. Особенно сильно это сказывается на фотосинтетиках океана − мелком планктоне, являющегося пищей большинства рыб. Гибель планктона нарушает все трофические цепи в водных системах, что неизбежно ведет к деградации биосферы.

Причиной появления озоновых дыр является разрушение озона при контакте с некоторыми загрязнителями (фторхлоруглеродами − фреонами, оксидами азота), а также испытания ядерного оружия. Фреоны применяются в большом количестве применяются в виде хладагентов в холодильниках, в качестве растворителей, распылителей в аэрозольных баллончиках. Это легкие газы поднимаются в верхние слои атмосферы, где разрушаются с выделением очень активных радикалов хлора и брома, взаимодействующих с озоном. Кроме разрушения озона, фреоны также усиливают парниковый эффект, играя двойную негативную роль в атмосфере.

Производство фреонов в мире очень велико. Только США выпускают 800−900 тыс. тонн в год − половину всего количества.

Выпадение кислых осадков на больших территориях .

Основной причиной кислых дождей являются выбросы в атмосферу оксидов серы и азота, образующих кислоты при взаимодействии с водой. Газообразные вещества разносятся воздушными потоками на большие расстояния. В результате на многих территориях осадки приобретают кислую реакцию (рН = 5−6, зарегистрированы и осадки с рН=2−3). Следствием этого является закисление почв и водоемов на больших участках, гибель водных организмов, угнетение растительности и деградация природных экосистем. Из почв вымываются питательные вещества, а также и токсичные соединения, поступающие опять к живым организмам. В результате кислых осадков идет гибель лесов во всем мире. Под воздействием кислых соединений разрушаются здания, сооружения, коррозируют мосты, различные металлические конструкции, наносится вред здоровью людей.

Образование смога над промышленными центрами .

Смог представляет собой смесь дыма, тумана и пыли, образующую над городом ядовитую дымку. Различают два основных типа смога: зимний (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

Зимний (лондонский) смог образуется над крупным промышленными центрами зимой, в отсутствии ветра. При этом концентрация загрязняющих веществ достигает больших величин, что ведет к ухудшению состояния здоровья людей.

В 1952 году в результате образования смога такого типа над Лондоном, в период с 3 по 9 декабря в городе погибло более 4 тысяч человек, примерно 10 тысяч попали в больницы. Позже подобный вид смога наблюдался над другими городами. Рассеять смог может только ветер, снижению концентрации загрязнителей способствует уменьшение их выброса.

Летний (лос-анджелесский) смог называется еще фотохимическим. Он возникает летом в результате интенсивного воздействия солнечной радиации на воздух, пересыщенный автомобильными выбросами. Под воздействием солнечной энергии некоторые загрязнители (например, оксиды азота) образуют очень токсичные вещества, раздражающие легкие, желудочно-кишечный тракт и органы зрения. Этот смог характерен для городов, расположенных в низине.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

ИНСТРУКЦИЯ
Для использования в учебном процессе данного учебного пособия студенты должны выполнить следующие мероприятия: 1. Выполнить практическую работу по освоению термино-понятийн

Лекция.
Тема: Введение в общую экологию. Основные термины и понятия 1. Экология - это наука о взаимодействии живых организмов со средой их обитания. Классическая экология

Термодинамика процессов живой природы. Негэнтропия
Из второго закона термодинамика также следует, что самопроизвольно происходят только процессы, сопровождающиеся рассеянием энергии и увеличением энтропии - меры беспорядка(DS>0)

Гомеостаз и устойчивость экологических систем. Сукцессия
На экосистему воздействует большое количество факторов, которые стремятся вывести ее из состояние равновесия. Но природа имеет механизмы, направленные на поддержание равновесия. Таким образом, для

Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы
Все экологические факторы можно разделить на две группы: I) факторы неживой природы - II) факторы живой природы абиотические; - биотические.

Биотические факторы представляют собой совокупность влияния жизнедеятельности живых организмов на другие живые организмы и на окружающую среду
1) фитогенные - факторы влияния растительных организмов; Любое растительное сообщество сильно влияет на абиотические условия. (например, лесные растения создают микроклимат в лесу.) Растения создаю

Толерантность
Шелфорду принадлежит и формулировка закона толерантности, как бы суммирующего законы максимума и минимума: лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум

Адаптации. Жизненные формы
Для каждого вида организмов существуют свои оптимальные параметры экологических факторов (свой диапазон толерантности). При постоянном воздействии какого-либо экологического фактора сверх лимитируе

Экологическая ниша организма
Растения и животные могут обитать только там, где условия подходят для них. Каждый организм имеет свое местообитания - место, где он живет или где его обычно можно найти. В экологии существует боле

Принципы рационального природопользования. Безотходные технологии
При переходе от биосферы к ноосфере важным этапом является разработка и внедрение в жизнь принципов рационального природопользования. Человеку необходимо научиться так регулировать свою хозяйственн

ПДВ устанавливают для каждого источника загрязнения атмосферы. При этом предельные выбросы подбирают так, чтобы приземная концентрации вредных веществ не превышала ПДК, т.е. ПДВ устанавливают с уче

Экологический мониторинг
Для перехода биосферы в ноосферу необходимо исключить все отрицательные последствия природопользования и исправить те, что уже имели место. Для эффективного управления качеством природной

Информационные методы управления окружающей средой
Схема управления окружающей средой:

Модель - это физическое или знаковое подобие реального объекта, явления или процесса
Для организации рационального природопользования нужны модели взаимодействия человеческого общества и окружающей среды для того, чтобы предвидеть последствия антропогенного воздействия. При моделир

Государственная экологическая экспертиза; лицензирование природопользования. Сертификация. Экологический паспорт предприятия
Экологическая экспертиза проводится обычно специальными исполнительными органами (Госкомэкологией, различными ведомствами) и определяется как проверка соответствия намечаемой хозяйственной

Биосфера, ее структура
Средой обитания всех живых организмов Земли, в том числе человека, является биосфера. Биосфера - это все живое вещество Земли и область его распространения. Биосфера представляет собой обо

Эволюция биосферы. Живое, косное и биокосное вещество
Свое становление учение о биосфере получило в трудах выдающегося русского ученого Владимира Ивановича Вернадского (1863-1945). Вернадский подчеркивал, что биосфера находится в постоянной б

И абиотическая среда
Основным предметом экологии как науки, изучающей взаимодействие живых организмов с окружающей средой, является экологическая система или экосистема. Экосистемой называется безразмерная уст

Уровни организации жизни на Земле
Биосфера Земли является сложноорганизованной структурой, состоящей из большого количества элементов. Входящие в состав биосферы биологические системы сильно различаются по

Организм и среда обитания
Организменный - это первый уровень организации жизни, изучаемый экологией. Отдельный живой организм входит в системы более высокого уровня (популяции, биоценозы, биотические сообщества) как подсист

Систематика растений и животных
На Земле обитает большое количество живых организмов, сильно различающихся своим строением и функциями. Единицей классификации для организмов служит вид - совокупность сходных организмов, обладающи

Биогеоценоз, его структура
Основными структурными составляющими биосферы являются биогеоценозы. Биогеоценоз - это экосистема макро- или мезоуровня на определенном участке земной поверхности. Понятие биогеценоза уже понятие э

Биогеохимические циклы веществ
Между живым и косным веществом биосфере под действием лучистой энергии Солнца происходит постоянный обмен химическими элементами. Если бы все вещество на Земле не было бы вовлечено

Биогеохимический цикл азота
Азот является основным газом атмосферы, где его объемная доля составляет 78%. Биосферный круговорот азота хорошо отрегулирован и носит замедленный характер. Большинство живых организмов мо

Биогеохимический цикл кислорода
Круговорот кислорода играет важную роль в функционировании всей биосферы. Наличие свободного кислорода является обязательным условием жизнедеятельности большинства живых организмов. С другой сторон

Биогеохимический цикл углерода
Из всех известных биогеохимических циклов наиболее интенсивным является круговорот углерода. Продолжительность одного цикла в этом случае − всего 300 лет. Цепь из атомов углерода сос

Биогеохимический цикл фосфора
Фосфор входит в состав клеточных мембран, ферментов костных тканей, то есть является необходимым элементом протоплазмы всех живых организмов. Цикл фосфора менее совершенен,

Биогеохимический цикл серы
Сера входит в состав белков всех живых организмов. В отличии от фосфора, в атмосфере присутствует достаточное количество газообразных соединений серы: сероводород H2

Потоки энергии в биосфере
3.1.Термодинамика процессов живой природы. Негэнтропия. Одним из основных свойств материи является энергия − способность производить работу. Существо

Понятие о качестве энергии
Энергия характеризуется не только количеством, но и качеством. Известно много форм и видов энергии: солнечная, химическая, тепловая, механическая, электрическая, атомная и т.д. Прич

Процессы фотосинтеза и хемосинтеза
Живые организмы способны создавать сложные органические вещества, увеличивая собственную упорядоченность. Первичное органическое вещество биосферы создается растениями и некоторыми микроорганизмами

Процесс дыхания
Органические вещества, образующиеся в процессе фотосинтеза, характеризуются высоким запасом внутренней энергии. Но эта энергия недоступна для непосредственного использования в реакц

Передача энергии по трофической цепи
Не все живые организмы способны синтезировать органическое вещество из неорганического. Живые организмы, обитающие на Земле, можно разделить по типу получения и накопления ими вещес

Продуктивность экосистем
В процессе жизнедеятельности различных организмов в экосистеме создается и расходуется органическое вещество. Поэтому каждая экосистема обладает определенной продуктивностью.

Энергетические типы экосистем
Все экосистемы, в зависимости от вида используемой энергии, можно разделить на следующие типы. 1 тип. Экосистемы, для которых основным источником энергии я

Абиотические факторы
Выделяют следующие группы абиотических факторов (факторов неживой природы): климатические, эдафогенные (почвенные), орографические и химические. I) Климатические факторы: к ним относятся с

Биотические факторы
Выделяют фитогенные, зоогенные, микробогенные и антропогенные факторы. I) Фитогенные − факторы, характеризующие влияние растительных организмов. Они воздействуют на в

Лимитирующие факторы. Законы минимума и максимума
Для каждого организма существуют свои оптимальные параметры экологических факторов, при которых жизнедеятельность особей протекает нормально. Допустимые диапазоны экологических факт

Закон толерантности
Закон толерантности суммирует законы максимума и минимума. Его формулировка принадлежит Шелфорду: лимитирующим фактором может быть как минимум, так и максимум экологического воздейс

Адаптации. Жизненные формы
При постоянном воздействии какого-либо экологического фактора сверх лимитирующих пределов организм должен либо адаптироваться к новым параметрам, либо погибнуть. Адаптациям

Экологическая валентность (пластичность)
Организмы различаются своей способностью к адаптации: одни адаптируются медленно, другие легко и быстро. Способность вида адаптироваться к экологическим факторам называется экологич

Экологическая ниша
Растения и животные могут обитать только там, где условия подходят для них. Каждый организм имеет свое местообитания, пригодное для жизни. В экологии существует более емкое понятие

Устойчивость и развитие экосистем
Устойчивостью экосистем называется их способность противостоять колебаниям внешних факторов и сохранять свою структуру и функциональные особенности. Устойчивая экосистема возвращается в исходное со

Гомеостаз экосистем
Рассмотрим механизмы поддержания равновесия, действующие в открытых природных экосистемах. На любую экосистему постоянно действует большое количество экологических факторов, стремящ

Экологическая сукцессия
Даже в устойчивых экосистемах постоянно происходят медленные необратимые изменения. В большей степени они касаются живых организмов. При этом один биоценоз заменяется другим. Последователь

Загрязнение окружающей среды
Технический прогресс бурный рост производства в последние десятилетия привели к большому уровню загрязненности окружающей среды. На земном шаре практически невозможно найти место, г

Среди большого количества источников загрязнения наиболее важными являются следующие. 1) Транспорт. При сгорании топлива выделяется большое количест

Разрушение природных экосистем
Выброс большого количества загрязнителей и изменения, происходящие при этом в окружающей среде, неизбежно ведут к нарушению нормальных биологически циклов и разрушению природных эко

Демографические проблемы
Демография − наука, изучающая динамику роста народонаселения. Несмотря на ухудшение состояния окружающей среды и сокращение количества плодородных земель в настоящее время наб

Глобальные проблемы энергетики
Кроме перечисленных проблем, связанных с резким ухудшением качества среды, перед человечеством остро стоит проблема энергетики. Основная причина энергетического кризиса − исто

Экологический мониторинг
Если качество природной среды не соответствует нормативным требованиям, необходимо проводить специальные мероприятия по защите окружающей среды. Для этого необходима информация о фа

Антропогенное воздействие сильно изменяет естественные природные процессы. Глобальными последствиями загрязнения являются парниковый эффект, разрушение озонового слоя, нарушение природных круговоротов, кислые осадки.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата .

Парниковый эффект − это повышение средней температуры атмосферы в результате увеличения в ней концентрации «парниковых газов» (углекислого, метана, паров воды и др.), препятствующих нормальному теплообмену Земли.

Причиной возникновения парникового эффекта является выброс в атмосферу больших количеств «парниковых газов». Содержащие в атмосфере в большом количестве азот и кислород почти не задерживают теплового излучения, исходящего от нагретой поверхности Земли. Зато «парниковые газы» − пары воды и углекислый газ − удерживают 84 % этого излучения. Наиболее важным из парниковых газов является углекислый (СО 2). Увеличение его содержания в атмосфере началось еще в 19 веке и продолжается до сих пор. За последние 100 лет содержание СО 2 в атмосфере возросло на 25%. За этот же период содержание метана выросло в 2 раза. Миллиарды тонн углекислого газа ежегодно выбрасываются в атмосферу в результате сжигания топлива (в транспортных двигателях, при производстве энергии). Метан попадает в атмосферу при добыче природного газа, в результате разложения органических останков.

Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, как стеклянная крыша в парнике, пропускает солнечные лучи, но не дает уйти теплу, задерживая тепловое излучение Земли. При этом повышается средняя температура окружающей среды. Увеличение температуры ведет к уменьшению растворимости СО 2 в Мировом океане, что обуславливает появление в атмосфере новых порций газа.

Следствием разогрева атмосфера является таяние ледников и расширение воды, что ведет к повышению уровня Мирового океана. Уже сейчас происходит интенсивное таяние льдов Антарктиды. За последние десятилетия толщина льдов в Северном Ледовитом океане уменьшилась на 40 %. К 2030−2050 годам при существующих темпах производства должно произойти увеличение температуры на 1,5 − 4,5 0 С, что вызовет подъем уровня Мирового океана на 50−100 см, а концу века − на 2м.

Повышение уровня Мирового океана означает затопление обширных прибрежных территорий, исчезновение небольших островов, заболачивание земель во многих районах. Это будет серьезным ударом по мировой экономике, так как большая часть населения Земли обитает вблизи океанов и морей.

Еще одним следствием потепления климата будут сильнейшие ураганы, засухи, муссонные дожди, лесные пожары. Существует предположение, что резкое повышение температуры может изменить глобальную океаническую циркуляцию, следствием чего будет быстрое наступление очередного Ледникового периода (то есть быстрое глобальное похолодание).

Даже очень небольшое, в пределах 1−2 0 С, изменение климата ведет к засухам на одних территориях, расширению пустынь, и увеличению количества осадков и наводнений на других территориях. За последние 50 лет общая площадь пустынь увеличилась примерно на 9 млн. км 2 − территорию, равную по размерам половине Южной Америки. При изменении климата нарушается нормальная смена времен года, изменяются биологические ритмы, что ведет к гибели многих организмов.

В 1992 году на конференции по охране окружающей среды в Рио-де-Жанейро была принята конвенция ООН об изменении климата, согласно которой 25 развитых стран и стран с развивающейся экономикой должны взять на себя следующие обязательства: вернуться к выбросу парниковых газов на уровне 1990 года, предоставить финансовые ресурсы и безопасные технологии другим странам и т.д.

Разрушение озонового слоя .

Еще одним глобальным последствием загрязнения является разрушение озонового слоя, защищающего биосферу от мощного космического излучения. Впервые озоновые дыры были обнаружены в 1975 году над Антарктидой. В настоящее время наблюдается истощение озонового слоя над многими областями земного шара. Озоновый слой над Антарктидой за последние несколько десятков лет уменьшился на 40 %, над Северным полюсом − на 10 %. В защитном озоновом слое появилось много «дыр». Озоновые дыры обнаружены и над Россией, особенно над ее холодной частью − Сибирью.

Уменьшение количества озона в атмосфере влияет на климат планеты и здоровье людей. Проникающее через озоновые дыры ультрафиолетовое излучение обладает достаточной энергией для разрушения большинства органических соединений живой клетки. В районах с пониженным содержанием озона наблюдается увеличение заболеваемости людей глазными болезнями, подавление иммунной системы, а также рост числа онкологических заболеваний. Так, американские ученые установили, что уменьшение озонового слоя на 1 % ведет к усилению ультрафиолетовой радиации на 2 % и, как следствие, учащению случаев заболевания раком кожи на 2,5% . Под действием ультрафиолета растения постепенно теряют способность к фотосинтезу. Особенно сильно это сказывается на фотосинтетиках океана − мелком планктоне, являющегося пищей большинства рыб. Гибель планктона нарушает все трофические цепи в водных системах, что неизбежно ведет к деградации биосферы.

Причиной появления озоновых дыр является разрушение озона при контакте с некоторыми загрязнителями (фторхлоруглеродами − фреонами, оксидами азота), а также испытания ядерного оружия. Фреоны применяются в большом количестве применяются в виде хладагентов в холодильниках, в качестве растворителей, распылителей в аэрозольных баллончиках. Это легкие газы поднимаются в верхние слои атмосферы, где разрушаются с выделением очень активных радикалов хлора и брома, взаимодействующих с озоном. Кроме разрушения озона, фреоны также усиливают парниковый эффект, играя двойную негативную роль в атмосфере.

Производство фреонов в мире очень велико. Только США выпускают 800−900 тыс. тонн в год − половину всего количества.

Выпадение кислых осадков на больших территориях .

Основной причиной кислых дождей являются выбросы в атмосферу оксидов серы и азота, образующих кислоты при взаимодействии с водой. Газообразные вещества разносятся воздушными потоками на большие расстояния. В результате на многих территориях осадки приобретают кислую реакцию (рН = 5−6, зарегистрированы и осадки с рН=2−3). Следствием этого является закисление почв и водоемов на больших участках, гибель водных организмов, угнетение растительности и деградация природных экосистем. Из почв вымываются питательные вещества, а также и токсичные соединения, поступающие опять к живым организмам. В результате кислых осадков идет гибель лесов во всем мире. Под воздействием кислых соединений разрушаются здания, сооружения, коррозируют мосты, различные металлические конструкции, наносится вред здоровью людей.

Образование смога над промышленными центрами .

Смог представляет собой смесь дыма, тумана и пыли, образующую над городом ядовитую дымку. Различают два основных типа смога: зимний (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

Зимний (лондонский) смог образуется над крупным промышленными центрами зимой, в отсутствии ветра. При этом концентрация загрязняющих веществ достигает больших величин, что ведет к ухудшению состояния здоровья людей.

В 1952 году в результате образования смога такого типа над Лондоном, в период с 3 по 9 декабря в городе погибло более 4 тысяч человек, примерно 10 тысяч попали в больницы. Позже подобный вид смога наблюдался над другими городами. Рассеять смог может только ветер, снижению концентрации загрязнителей способствует уменьшение их выброса.

Летний (лос-анджелесский) смог называется еще фотохимическим. Он возникает летом в результате интенсивного воздействия солнечной радиации на воздух, пересыщенный автомобильными выбросами. Под воздействием солнечной энергии некоторые загрязнители (например, оксиды азота) образуют очень токсичные вещества, раздражающие легкие, желудочно-кишечный тракт и органы зрения. Этот смог характерен для городов, расположенных в низине.

Вспомните!

Какие глобальные экологические проблемы вам известны?

Приведите примеры экологических проблем вашего региона.

Загрязнение атмосферы. Одной из самых острых экологических проблем в настоящее время является загрязнение среды. На ранних этапах развития биосферы воздух загрязняли только извержения вулканов и лесные пожары, но как только человек развел свой первый костер, началось антропогенное воздействие на атмосферу. Еще в начале XX в. биосфера справлялась с теми продуктами сгорания угля и жидкого топлива, которые поступали в воздушную среду. Достаточно было отъехать от промышленных предприятий на несколько километров, чтобы почувствовать чистый воздух. Однако в дальнейшем быстрое развитие промышленности и транспорта привело к резкому ухудшению состояния атмосферы.

В настоящее время в атмосферу в результате деятельности человека поступают углекислый газ (СО 2), угарный газ (СО), хлорфторуглеводороды, оксиды серы и азота, метан (СН 4) и другие углеводороды. Источники этих загрязнений – сжигание природного топлива, выжигание лесов, выбросы промышленных предприятий и выхлопные газы автомобилей (рис. 178).

Кислотные дожди. Рядом с медеплавильными заводами в воздухе высока концентрация диоксидов серы, которые вызывают разрушение хлорофилла, недоразвитие пыльцы, засыхание хвои. Растворяясь в капельках атмосферной влаги, диоксиды серы и азота превращаются в соответствующие кислоты и выпадают на землю вместе с дождем. Почва приобретает кислую реакцию, в ней снижается количество минеральных солей. Попадая на листья, кислотные осадки разрушают защитную восковую пленку, что приводит к развитию заболеваний растений. Особенно чувствительны к изменению кислотности мелкие водные животные и икра, поэтому максимальный вред кислотные дожди причиняют водным экосистемам. В наиболее развитых промышленных районах кислотные дожди разрушают поверхность зданий, портят памятники скульптуры и архитектуры.

Парниковый эффект. Рост концентрации в атмосфере углекислого газа и метана создает так называемый парниковый эффект. Эти газы пропускают солнечный свет, но частично задерживают отраженное тепловое излучение от поверхности Земли. За последние 100 лет относительная концентрация углекислого газа в атмосфере повысилась на 20 %, а метана – на 100 %, что привело к повышению температуры в среднем на планете на 0,5 °С. Если в ближайшие годы концентрация этих газов будет увеличиваться с такой же скоростью, к 2050 г. на Земле потеплеет еще на 2–5 °С. Такое потепление может привести к таянию ледников и повышению уровня Мирового океана почти на 1,5 м, что вызовет затопление многих населенных прибрежных районов.

Рис. 178. Загрязнение воздуха: выбросы промышленных предприятий и выхлопные газы автомобильного транспорта

Смог. Вещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, под действием солнечного света вступают в сложные химические реакции, образуя ядовитые соединения. Вместе с капельками воды они образуют ядовитый туман – смог, который вредно действует на организм человека и на растения.

Взвеси твердых частиц и капельки жидкостей (дымки и туманы) значительно снижают количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. В зимние месяцы в крупных городах ультрафиолетовое излучение значительно ослабевает.

Озоновые дыры. На высоте более 20 км над поверхностью Земли находится озоновый слой (О 3), который защищает все живое от избыточного ультрафиолетового излучения. Ультрафиолет определенного волнового диапазона полезен для человека, поскольку вызывает образование витамина D. Однако чрезмерное пребывание на солнце может привести к возникновению рака кожи.

Вещества, которые используют в качестве компонентов аэрозолей и хладагентов в холодильниках, – хлорфторуглеводороды – поднимаются в стратосферу, где под действием солнечного излучения разлагаются с выделением хлора и фтора. Образовавшиеся газы вызывают превращение озона в кислород, разрушая защитную оболочку Земли, возникшую около 2 млрд лет назад.

В 1987 г. впервые было обнаружено, что над Антарктидой, над территорией, равной по площади США, озоновый слой практически полностью исчез. В последующие годы истончение озонового слоя регулярно наблюдалось над Арктикой и некоторыми участками суши.

Загрязнение и перерасход природных вод. Пресная вода составляет менее 1 % от всего мирового запаса воды, и человечество растрачивает и загрязняет это бесценное богатство. Рост населения, улучшение бытовых условий, развитие промышленности и орошаемого земледелия привело к тому, что перерасход воды стал одной из глобальных экологических проблем современности.

Целые реки разбираются на орошение и нужды больших городов, а вдоль их русла и в устье гибнут природные сообщества. Забор воды для города Лос-Анджелес практически уничтожил реку Колорадо. То место, где она когда-то впадала в Калифорнийский залив, стало сухим руслом. Разбор воды рек Средней Азии привел к тому, что фактически перестало существовать Аральское море (рис. 179). Соль с его высохшего дна разносится ветром, вызывая засоление почв на многие сотни километров вокруг.

Рис. 179. Уменьшение акватории Аральского моря. Спутниковая съемка, сделанная летом 2002 г. Красной линией показана граница воды по состоянию на 1960 г.

Веками грунтовые воды вымывали в недрах земли полости, своеобразные подземные водохранилища. Многочисленные родники, питающие реки и озера, – это места выхода грунтовых вод на поверхность. Перерасход грунтовых вод уменьшает количество родников и вызывает постепенное опускание поверхности суши, так называемую просадку грунта. Почва проваливается в образовавшиеся подземные пустоты, и если это происходит внезапно, то приводит к катастрофическим последствиям.

Не менее опасное явление – загрязнение водоемов. С полей и пастбищ в воду попадают органические вещества, минеральные удобрения, отходы животноводства, пестициды и гербициды (рис. 180). Канализационные стоки, которые сбрасывают в моря без предварительной очистки, создают угрозу здоровью людей. Из-за аварий танкеров и трубопроводов в океан ежегодно выливается огромное количество нефти – около 5 млн т. Сбросы промышленных предприятий, поверхностные стоки со свалок часто загрязнены тяжелыми металлами и синтетическими органическими веществами. Соли тяжелых металлов (свинца, ртути, меди, цинка, хрома, кадмия и др.) вызывают у человека отравления с тяжелейшими физиологическими и неврологическими последствиями. Многие искусственные органические соединения настолько напоминают природные, что усваиваются организмом, но, включаясь в обмен веществ , полностью нарушают его нормальное функционирование. В результате возникают заболевания почек, печени, бесплодие и многие другие физиологические расстройства. Особенно опасны ядовитые соединения, которые не разлагаются и, проходя через пищевые цепи, накапливаются в организмах.

Рис. 180. Дефекты конечностей древесных лягушек, развитие которых проходило в прудах штата Пенсильвания (США), вызваны воздействием пестицидов

В начале 1970-х гг. в маленьком рыбачьем поселке Минамата в Японии произошла трагедия. Химическое предприятие сбрасывало отходы, содержащие ртуть, в воду. Ртуть оседала на дно, поглощалась бактериями, а затем, постепенно концентрируясь, проходила по уровням пищевой цепи и накапливалась в рыбе. Еще за несколько лет до выяснения причин трагедии люди стали замечать, что в поселке у кошек часто случались судороги, которые приводили к частичному параличу, а позднее к смерти. Сначала думали, что это какая-то специфическая кошачья болезнь, но вскоре подобные симптомы стали появляться у людей. Появились случаи умственной отсталости, психические расстройства и врожденные дефекты. К тому времени, когда выяснили причину (острое ртутное отравление) и ситуацию взяли под контроль, погибло уже более 50 человек и еще 150 стали инвалидами. Ртуть попадала в организм человека с рыбой. Кошки пострадали первыми, потому что питались в основном только рыбой.

Загрязнение и истощение почвы. Плодородная почва – это один из важнейших ресурсов человечества, обеспечивающий производство продуктов питания. Верхний плодородный слой почвы формируется в течение длительного времени, однако разрушиться может очень быстро. Ежегодно вместе с урожаем из почвы изымается огромное количество минеральных соединений – основных компонентов питания растений. Если не вносить удобрения, в течение 50–100 лет может произойти полное истощение почвы.

Самое разрушительное влияние на почву оказывает эрозия. Распахивание степей, уничтожение лесов, избыточный выпас скота делают почву незащищенной, и верхний слой смывается водой (водная эрозия) или уносится ветром (ветровая эрозия). Унесенная с поверхности земли почва засоряет русла рек, вызывая нарушения структуры водных экосистем. При поливном земледелии избыточное орошение в условиях жаркого климата приводит к засолению почв.

Археологи выяснили, что упадок многих древних цивилизаций был вызван не внешними причинами и не войнами, а медленным экологическим самоубийством – неспособностью сохранять свои земельные и водные ресурсы. Потеря почвенного плодородия привела к упадку некогда процветающую цивилизацию майя в Центральной Америке. Северная Африка, когда-то кормившая всю Римскую империю, сегодня представляет собой в основном пустыню.

В настоящее время вся территория нашей планеты в той или иной степени подвержена антропогенному влиянию. Быстрый рост народонаселения требует постоянного расширения производства. Строительство городов и промышленных предприятий, развитие сельского хозяйства и разработка полезных ископаемых привели к тому, что уже практически 20 % суши полностью преобразованы человеком. Истощаются запасы полезных ископаемых, которые относятся к невозобновляемым природным ресурсам. Загрязнение атмосферы и природных вод, эрозия и истощение почв, разрушение природных экосистем может привести человечество к экологической катастрофе. Именно поэтому все большую актуальность приобретают природоохранные мероприятия, направленные на сохранение биосферы.

Вопросы для повторения и задания

1. Что является причиной и каковы последствия загрязнения атмосферы?

2. Как сказывается хозяйственная деятельность человека на структуре и плодородии почвы?

3. К каким последствиям приводит загрязнение вод Мирового океана?

4. Каково прямое влияние человека на растительный и животный мир Земли?

5. Какое воздействие на биогеоценозы и биосферу в целом оказывает расширение сельскохозяйственного производства?

<<< Назад

Вперед >>>

Проблема загрязнения природной среды становится острой как из-за роста объемов промышленного и сельскохозяйственного производства, так и в связи с качественными изменениями производства под влиянием научно-технического прогресса. Следует отметить, что только 1-2% используемого природного ресурса остается в конечном продукте, а большинство идет в отходы, не усваиваются природой. Отходы производственной деятельности все больше загрязняют литосферу, гидросферу и атмосферу Земли. Адаптационные механизмы биосферы не могут справиться с нейтрализацией значительного количества вредных веществ, и природные экосистемы начинают разрушаться.

Двуокись углерода (углекислый газ) - один из компонентов газового состава атмосферы, играет важную роль не только в жизнедеятельности человека, растений и животных, но и в исполнении атмосферой функции предотвращения перегрева или переохлаждения поверхности Земли. Хозяйственная деятельность нарушила естественный баланс выделения и ассимиляции СО, в природе, в результате чего его концентрация в атмосфере увеличивается. С 1959 по 2000 год количество углекислого газа увеличилась на 10%. Некоторые важные элементы кругооборота С02 еще не до конца изучены. Не установлены взаимозависимости между концентрацией его в атмосфере и способностью задерживать лишнее тепло, поступающее от Солнца. Однако рост концентрации С02 свидетельствует о глубоком нарушении глобального равновесия в биосфере, что в сочетании с другими нарушениями может иметь очень серьезные последствия.

Загрязнения, поступающие в Мировой океан, нарушили в первую очередь естественное равновесие морской среды в прибрежной зоне континентального шельфа, где сосредоточено 99% всех морских биологических ресурсов, добываемых человеком. Антропогенные загрязнения этой зоны послужили причиной того, что ее биологическая продуктивность снизилась на 20%, а мировой рыбный промысел не досчитался 15-20 миллионов тонн улова. По данным ООН, ежегодно в Мировой океан попадает 50 тыс. Т пестицидов, 5000 тонн ртути, 10 млн т нефти и множество других загрязнителей.

Количество веществ, которые ежегодно попадают из антропогенных источников со стоком рек в воды морей и океанов - железа, марганца, меди, цинка, свинца, олова, мышьяка, нефти превышает объем этих веществ, поступающих в результате геологических процессов. Дно Мирового океана, в том числе и глубоководные впадины, все шире используются для захоронения особо опасных токсических веществ (включая "морально устаревшие" боевые отравляющие вещества), а также радиоактивных материалов. Так, с 1946 по 1970 США похоронили на Атлантическом побережье страны около 90 000 контейнеров с отходами общей радиоактивностью примерно 100000 кюри, а европейские страны сбросили в океан отходов общей радиоактивностью 500 000 кюри. В результате разгерметизации контейнеров наблюдаются случаи опасного заражения вод и природной среды в местах этих захоронений.

В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды, а во время разливов слой нефтяной пленки вначале может составлять несколько сантиметров. Со временем образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности моря. К комочков мазута, плавающих прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и нефть. Одни рыбы от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодными для употребления в пищу из-за неприятного запаха и вкуса.

Все компоненты нефти - токсины для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса этих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей. Доказано, что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти. При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря. У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких, как пестициды, тяжелые металлы, вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы.

Наибольшее количество нефти сосредоточена в тонком приповерхностном слое морской воды. В нем сосредоточено множество организмов, этот слой играет роль "детского сада" для многих популяций. Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Изменяются процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена, снижается отражательная способность (альбедо) морской воды.

Хлорированные углеводороды, которые широко применяются для борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан. ДДТ и его производные встречаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику.

Они легко растворяются в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Как ксенобиотики, то есть вещества полностью искусственного происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих »потребителей» и поэтому почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остро токсичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность.

Вместе с речным стоком в океан поступают и тяжелые металлы, многие из которых обладают токсичными свойствами. Общий объем речного стока составляет 46 тыс. М3 воды в год. Вместе с ним в Мировой океан поступает в 2 млн т свинца, до 20 тыс. Т кадмия, до 10 тыс. Т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, например, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно переносится через атмосферу.

По своей токсичности действия в морской среде особую опасность представляет ртуть. Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные органические формы ртути. Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или моллюсках соединения Метилированная ртути представляют прямую угрозу жизни и здоровью людей.

Ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, хром, мышьяк и другие тяжелые металлы не только накапливаются в морских организмах, отравляя тем самым морские продукты питания, но и самым негативным образом влияют на обитателей моря. Коэффициенты накопления токсичных металлов, т.е. концентрация их на единицу веса в морских организмах по отношению к морской воды, меняются в широких пределах - от сотен до сотен тысяч, в зависимости от природы металлов и видов организме)). Эти коэффициенты показывают, как накапливаются вредные вещества в рыбе, моллюсках, ракообразных и других организмах.

Начало космической эры породил проблему сохранения целостности еще одной земной оболочки - космосферы (околоземного космического пространства). Проникновение человека в космос не просто героическая эпопея, это еще и целенаправленная долговременная политика овладения новыми ресурсами природы и природной среды.

Космическая оболочка Земли выполняет ряд важных для жизни планеты и для жизни на планете функций, связанных с поддержанием ее радиационного - теплового баланса, протеканием некоторых геофизических процессов. Поэтому сохранение природных равновесий и изначальных свойств космосферы Земли в процессе проникновения в нее человека - большой, жизненно важное обще планетарное задачи.

Космическая деятельность охватывает широкий круг прикладных направлений: исследование природных ресурсов Земли, контроль за состоянием окружающей среды, связь, навигацию, метеорологию, геодезию, картографию, телевещание, спасение судов и самолетов, терпящих бедствие; технологические, биологические и другие научные эксперименты, готовят почву для еще более интенсивного, в частности индустриального использования космоса.

Космос все больше становится ареной для разнообразного и плодотворного мирного сотрудничества. Сейчас в космосе ведутся интенсивные исследования и эксперименты гражданского назначения. Все это предполагает запуск большого количества космических объектов. В начале 80-х годов в космос выводилось более 100 объектов в год. В настоящее время на орбите Земли находится около 10-15 тысяч крупных искусственных объектов и 40 000 мелких (приблизительно 2,5 сантиметра в диаметре).

Некоторые из современных и намечаемых на будущее видов космической деятельности должны стать объектом регламентации, чтобы исключить загрязнение и другие формы нарушения природного равновесия в космическом пространстве. В настоящее время на международных форумах идет обсуждение, кроме вопроса о немилитаризацию космоса, таких аспектов регулирования как: сокращение числа спутников, которые исчерпали свой резерв (так называемых космических отходов), сброс в космос разного рода опасных »земных» отходов, запуск крупных ракетных ускорителей на твердом топливе.

Одна из острейших глобальных проблем современности - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Кислотные дожди вызывают не только подкисление грунтовых воде верхних слоев фунтов. Кислотность с осадками распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками накопления окислов в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, угля, газа в промышленности, сельском хозяйстве, быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, поверхностных и грунтовых вод.

Аэрозольное загрязнение атмосферы. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии е воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, смогу ли. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбеста. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Бона образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из вскрышных пород, образованные при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250 - 300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. М 3, условного оксида углерода и более 150 тонн пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.

Нарушение озонового слоя. Озон - одна из форм существования химического элемента кислорода в земной атмосфере - его молекула состоит из трех атомов кислорода 03 для образования озона необходимо предварительное образование свободных атомов кислорода.

С увеличением количества атомарного кислорода возрастает и содержание озона в атмосфере. Однако с высотой увеличивается и ультрафиолетовая радиация, разрушает озон быстрее, чем идет его образования, поэтому концентрация озона в атмосфере начинает уменьшаться. Измерения показывают, что озон в атмосфере имеет слоистую структуру и его основная масса сосредоточена в слое на высоте 20 - 25 км, а начиная с высоты 55 км, его концентрация активно уменьшается, следовательно, озон присутствует в тропосфере, стратосфере, мезосфере.

»Озоновая дыра» - это явление уменьшения общего количества озона. Отмечено систематическое уменьшение концентрации В 3 весной примерно в 1,5 - 2 раза. Хлор и фторвуглероды (ФХВ) уже более 60 лет используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей, пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, в химической чистке одежды, при производстве пенопластов. Инертность этих соединений делает их опасными для атмосферного озона. ХФУ не распадаются быстро в тропосфере (нижнем слое атмосферы, простирается от поверхности Земли до высоты 10 км), как это происходит, например, с большинством окислов азота, и в конце концов проникают в стратосферу, верхняя граница которой располагается на высоте около 50 км. Когда молекулы ХФУ поднимаются до высоты 25 км, где концентрация озона максимальна, они подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения, не проникает на меньшие высоты из-за действия озона, который экранирует. Ультрафиолет разрушает устойчивые в обычных условиях молекулы ХФУ, которые распадаются на компоненты, которые имеют высокую реакционную способность, в частности атомный хлор. Таким образом, ХФУ переносит хлор с поверхности Земли через тропосферу и нижние слои атмосферы, где менее инертные соединения хлора разрушаются, в стратосферу, к слою с наибольшей концентрацией озона. Очень важно, что хлор при разрушении озона действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до 10000 молекул озона, прежде чем будет отключено вернется в тропосферу. Сейчас выбросы ХФУ в атмосферу исчисляются миллионами тонн, а действие тех, что уже попали в атмосферу, будет продолжаться несколько десятилетий.

Многие страны начали принимать меры, направленные на сокращение производства и использования ХФУ. С 1978 гг. В США было запрещено использование ХФУ в аэрозолях. К сожалению, использование ХФУ в других областях ограничено не было. В сентябре 1987 г.. 23 ведущие страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизить потребление ХФУ. Для использования в качестве пронелента в аэрозолях уже найден заменитель - пропан - бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасное. Сложнее обстоят дела с холодильным оборудованием - вторым по величине потребителем фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах. Лучшим, известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает ХФУ по физическим параметрам.

Использование фреонов продолжается и пока далеко даже до стабилизации уровня ХФУ в атмосфере. Так, по данным сети Глобального мониторинга изменений климата, в фоновых условиях - на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, вдали от промышленных и густонаселенных районов - концентрация фреонов в настоящее время растет со скоростью 5 - 9% в год. Содержание в стратосфере фотохимически активных соединений хлора в настоящее время в 2-3 раза выше по сравнению с уровнем 50-х годов, до начала ускоренного производства фреонов.

Наибольшая озоновая дыра обнаружена над Антарктидой и во многом является следствием метеорологических процессов. Образование озона возможно только при наличии ультрафиолета, а во время Полярной ночи он не производится. Зимой над Антарктикой образуется устойчивый вихрь, препятствующий притоку богатого озоном воздуха со средних широт. Поэтому к весне даже небольшое количество активного хлора способна нанести серьезный ущерб озоновому слою. Такой вихрь практически отсутствует над Арктикой, поэтому в северном полушарии падение концентрации озона значительно меньше. Многие исследователи считают, что на процесс разрушения озона влияют полярные стратосферные облака. Эти высотные облака гораздо чаще наблюдаются над Антарктикой, чем над Арктикой, образуются зимой, когда при отсутствии солнечного света и в условиях метеорологической изоляции Антарктиды температура в стратосфере падает ниже -80 °

Мощным источником уничтожения озона являются азотные удобрения. Попадая в почву, такие удобрения распыляются, при этом некоторое количество молекул попадает в приземного воздуха. Далее происходит целая цепочка процессов: турбулентность в приземном слое воздуха, перенос обогащенного азотными окислами газа в низкие шпроты, обратная горизонтальный перенос газа в более высокие широты уже в стратосфере.

Окислы азота поступают в атмосферу также при сжигании промышленного топлива. По имеющимся оценкам, количество закиси азота, попадает в воздух с дымом работающих на обычном (не ядерном) топливе электростанций, сама по себе достаточно велика и составляет 3-4 мегатонны в год, хотя она и не столь опасна по сравнению с азотистыми удобрениями.

В водородном цикле участвует множество водородовмисних соединений. Водород поступает в атмосферу в виде воды.

Человеческая деятельность также привносит воду в верхние слои атмосферы. При подъемах больших ракет в атмосферу выбрасывается большое количество молекул Н 2 0; происходит выброс воды и при полетах стратосферного авиации.

Водород попадает в атмосферу и в виде метана СНГ Природный источник метана - влажные леса, болота и рисовые поля, где он образуется как результат деятельности анаэробных бактерий.

Американские ученые изобрели, что именно хлорный цикл разрушения озона представляет наибольшую реальную опасность для существования озонового слоя.

Развитие цивилизации приводит к все больших выбросов хлорных соединений в атмосферу, и одну из ведущих ролей в этом процессе играют фреоны (хлорфторвуглеродовмисни соединения, такие как CFC1 3 CF 2 Cl 2). Рост производства фреонов продолжается огромными темпами (это производство холодильной техники, аэрозолей, пенопласте в и т.д.). их поступления в атмосферу связано с технологическими потерями.

Определены два пути восстановления озонового слоя: удаление из атмосферы озоноразрушающих веществ и выработки озона.

Первый путь - удаление катализаторов из атмосферы - пока не имеет реальных вариантов решения. Предполагалось использовать лазерное облучение озоновмисних слоев атмосферы с целью диссоциации молекул фреона. Но медленный распад молекул фреона до сих пор спасает нас от ускоренного разрушения озонового слоя и только небольшая часть энергии лазера будет работать па достижение поставленной цели, основная ее часть будет рассеиваться в космосе.

Второй путь - вымораживание озона в холодильных устройствах на Земле - для этого надо было бы пропустить через них значительную долю атмосферы.

Наиболее реальным является проект, предусматривающий создание электрических разрядов в стратосфере с помощью радиоволн высокой частоты. Разряд создается с помощью неподвижных фазированных антенных решеток, расположенных на земле. Размеры необходимой антенны около сотни метров, управление фазой отдельных элементов позволяет реализовать фокусировки излучения и сканирования на определенной высоте. Энергоснабжение можно обеспечить от АЭС мощностью в десятки мВт, причем КПД радиотехнической части относительно первичного источника может достигать 80%. Механизм образования озона в процессе разряда - плазмохимический и тепловой.

При плазмохимическом механизме молекулы кислорода разрушаются электронами, образующихся в электрическом разряде.

Тепловой механизм восстановления озона может существенно повлиять на сокращение затрат энергии. Существует предположение о возникновении озоновой »дыры» только при t - 80 ° С. Если это так и, предполагая, что такая температура существует только в отдельных местах »дыры», появляется возможность компенсировать дефицит озона только в этих местах. Таким образом, теоретическая возможность восстановления озонового слоя существует.

Подробное решение Раздел стр. 277 по биологии для учащихся 9 класса, авторов С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, И.Б. Агафонова, Н.И. Сонин 2016

Вопрос 1. Что является причиной загрязнения атмосферы и каковы его последствия?

Основные причины загрязнения атмосферы – сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в XIX и в начале XX в. поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание вредных продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, топок, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них особенно выделяется сернистый ангидрид – ядовитый газ, легко растворимый в воде.

Промышленные предприятия и автомобили служат причиной поступления в атмосферу многих ядовитых соединений – оксидов азота, оксида углерода, соединений свинца (каждый автомобиль выделяет за год 1 кг свинца), различных углеводородов – ацетилена, этилена, метана, пропана, толуола, бензопирена и др. Вместе с капельками воды они образуют ядовитый туман – смог, вредно действующий на организм человека, на растительность городов. Жидкие и твёрдые частицы (пыль), взвешенные в воздухе, уменьшают количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Так, в больших городах солнечная радиация уменьшается на 15 %, ультрафиолетовое излучение – на 30 % (а в зимние месяцы оно может совсем исчезнуть).

Вопрос 2. Существует ли взаимосвязь между загрязнением атмосферы и ростом заболеваемости людей? Обоснуйте свою точку зрения.

Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом окружающей природной среды, неотъемлемой частью среды обитания человека, растений и животных. Атмосферный воздух является наиболее значимым компонентом (фактором) среды обитания человека, при загрязнении которого влияние на здоровье (состояние защитного ресурса) человека наиболее выражено.

Загрязнение окружающей среды, в первую очередь атмосферного воздуха, является мощным фактором в формировании здоровья населения, оказывая собой негативное влияние на репродуктивную функцию и естественное воспроизводство населения, на заболеваемость, смертность, в первую очередь, социально незащищенных и ослабленных групп населения (дети, женщины, пожилые).

Загрязнение атмосферного воздуха является одним из факторов среды обитания, способствующим развитию определенной группы болезней у населения (при интенсивном воздействии) и снижению адаптационного резерва (при хроническом - пороговом уровне воздействия).

В истории гигиенической науки известны ряд случаев, которые были обусловлены антициклонической погодой с температурной инверсией, сопровождающейся накоплением промышленных выбросов в приземном слое атмосферы («токсические туманы»).

По результатам исследований влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние здоровье населения, в настоящее время, особенно активно проявляется в малых городах.

Вопрос 3. Каковы причины возможного возникновения недостатка воды в ряде районов мира?

Постоянное увеличение водопотребления на планете ведёт к «водному голоду», что обусловливает необходимость разработки мероприятий по рациональному использованию водных ресурсов.

Вопрос 4. Что является источником пресной воды в вашей местности? Каково количество этой воды?

Подземные воды в Московской области имеют 5 уровней залегания:

1. грунтовые воды

2. межморенный полунапорный водоносный горизонт

3. надъюрский напорный горизонт

4. среднекарбоновый напорный горизонт

5. нижнекарбоновый напорный горизонт

Первые три уровня находятся выше первого от поверхности земли водоупорного горизонта, глубина которого на территории Московской области весьма изменчива и колеблется от 1-3 до 70 м. Для грунтовых вод характерно отсутствие напора, резкие перепады глубины залегания и мощности водоносных горизонтов. Ниже горизонта грунтовых вод находится еще 2 водоносных горизонта, которые гидравлически связаны с грунтовыми водами, это межморенный полунапорный водоносный горизонт и надъюрский напорный горизонты.

Все три горизонта питаются преимущественно за счет атмосферных осадков и поверхностного стока. Пополнение запасов воды в них происходит преимущественно в весенний период. Выход на поверхность грунтовых вод происходит в долинах малых рек и ручьев, воды межморенного полунапорного горизонта просачиваются к поверхности через древние и современные песчаные отложения (аллювий) в речных поймах, воды надъюрского водоносного горизонта поступают на поверхность через крупные восходящие источники, расположенные в руслах рек.

Среднекарбоновый и нижнекарбоновый напорные водоносные горизонты залегают на глубине более 100 м в известняковых и доломитовых отложениях каменноугольного периода. Они характеризуются значительной мощностью - до 50-70 м и относительной гидравлической обособленностью от других водоносных горизонтов. Эти воды являются основным источником водоснабжения городов и поселков на территории Московской области.

Вопрос 5. К чему приводит загрязнение вод Мирового океана?

Значительному загрязнению подвергаются воды морей и океанов. С речным стоком, а также от морского транспорта в моря поступают вредные отходы, нефтепродукты, соли тяжёлых металлов, ядовитые органические соединения, в том числе пестициды. Загрязнение морей и океанов достигает таких масштабов, что в ряде случаев выловленные рыбы и моллюски оказываются непригодными для употребления в пищу. Пестициды (от лат. пестис – зараза и цедере – убивать), используемые в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями, обнаружены даже в организме пингвинов, обитающих в Антарктиде.

Вопрос 6. Как сказывается хозяйственная деятельность человека на структуре и плодородии почвы?

К числу антропогенных изменений почвы относится эрозия (от лат. эрозио – разъедание). Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова потоками воды или ветром. Широко распространена и наиболее разрушительна водная эрозия. Она возникает на склонах и развивается при неправильной обработке земли.

Ветровая эрозия наиболее сильно проявляется в южных степных областях нашей страны. Она возникает в районах с сухой обнажённой почвой, с изреженным растительным покровом. Чрезмерный выпас скота в степях и полупустынях способствует ветровой эрозии и быстрому разрушению травяного покрова. Для восстановления слоя почвы толщиной 1 см в естественных условиях требуется 250–300 лет. Следовательно, пыльные бури чреваты невосполнимыми потерями плодородного слоя почвы.

Значительные территории со сформированными почвами изымаются из сельскохозяйственного оборота вследствие открытого способа разработки полезных ископаемых, залегающих на небольшой глубине. Вырытые глубокие карьеры и отвалы грунта разрушают не только земли, подлежащие разработке, но и окружающие территории, при этом нарушается гидрологический режим местности, загрязняются воды, почва и атмосфера, снижается урожай сельскохозяйственных культур. В районах подземной добычи полезных ископаемых формируется провально-терриконовый тип местности. Эти две особенности рельефа тесно связаны друг с другом: провалы образуются в результате возникновения пустот под земной поверхностью, а терриконы (земляные конусы) – в тех местах, где складывается пустая порода. Терриконы возникают не только вокруг шахт, но и около заводов, электростанций и других промышленных предприятий. Они занимают много места, сильно пылят при ветре.

Вопрос 7. Каково прямое влияние человека на растительный и животный мир Земли?

Выборочные и санитарные рубки, регулирующие состав и качество леса и необходимые для удаления повреждённых и больных деревьев, существенно не влияют на видовой состав лесных биоценозов. Другое дело – сплошная вырубка древостоя. Оказавшись внезапно в условиях открытого местообитания, растения нижних ярусов леса испытывают неблагоприятное влияние прямого солнечного излучения. У тенелюбивых растений травянистого и кустарничкового ярусов разрушается хлорофилл, прекращается рост, а некоторые виды исчезают. На месте вырубок поселяются светолюбивые растения, устойчивые к повышенной температуре и недостатку влаги. Меняется и животный мир: виды, связанные с древостоем, исчезают или мигрируют в другие места. К вытеснению природных видов приводит и освоение земель под плантации культурных растений, т. е. создание агроценозов.

Ощутимое воздействие на состояние растительного покрова оказывает массовое посещение лесов отдыхающими и туристами, следствием чего бывают лесные пожары, а также вытаптывание, уплотнение почвы и её загрязнение. Уплотнение почвы угнетает корневую систему и приводит к засыханию растений. Вытаптывание трав нарушает существенные этапы круговорота веществ, обрекая деревья на голодание. Прямое влияние человека на животный мир заключается в истреблении видов, представляющих для него пищевую или другую материальную ценность.

На численность животных оказывает влияние и хозяйственная деятельность человека, не связанная с промыслом. Резко снизилась численность уссурийского тигра. Это произошло в результате освоения территорий в пределах его ареала и сокращения кормовой базы. В Тихом океане ежегодно погибает несколько десятков тысяч дельфинов: в период лова рыбы они попадают в сети и не могут из них выбраться. Ещё недавно, до принятия рыбаками специальных мер, число погибающих в сетях дельфинов достигало сотен тысяч. Для морских млекопитающих очень неблагоприятно влияние загрязнения воды. В таких случаях запрет на отлов животных оказывается неэффективным. Например, после запрещения отлова дельфинов в Чёрном море их численность не восстанавливается. Причина заключается в том, что в Чёрное море с речной водой и через проливы из Средиземного моря поступает много ядовитых веществ. Эти вещества особенно вредны для детёнышей дельфинов, высокая смертность которых и тормозит рост поголовья этих китообразных.

Вопрос 8. Какие последствия влечёт за собой исчезновение биологических видов?

место в биоценозе, в цепи питания, и заменить его не может никто; исчезновение того или иного вида ведёт к уменьшению устойчивости биоценозов. Ещё важнее то, что каждый вид обладает уникальными, присущими только ему свойствами. Утрата генов, определяющих эти свойства и отобранных в ходе длительной эволюции, лишает человека возможности в будущем воспользоваться ими для своих практических целей (например, для селекции).

Вопрос 9. Как радиоактивное загрязнение, возникшее в результате аварий на АЭС в Японии весной 2011 г., сказывается на состоянии биосферы в целом?

В результате аварии на АЭС «Фукусима-1» в атмосферу и океан попали радиоактивные элементы, в частности йод 131 (имеет очень короткий период полураспада) и цезий 137 (имеет период полураспада 30 лет). На промплощадке станции также было обнаружено незначительное количество плутония.

Общий объём выбросов радионуклидов составил 20% от выбросов после Чернобыльской аварии. Население 30-километровой зоны вокруг АЭС было эвакуировано. Площадь заражённых земель, подлежащих дезактивации, составляет 3% территории Японии.

Радиоактивные вещества были обнаружены в питьевой воде и продуктах питания не только в самой префектуре Фукусима, но и в других районах страны. Многие страны, в том числе и Россия, запретили ввоз японских продуктов и «фонящих» радиоактивных машин.

Впервые после Чернобыльской аварии атомной энергетике был нанесён серьёзный удар. Мировое сообщество вновь задумалось о том, может ли атомная энергетика быть безопасной. Многие страны заморозили свои проекты в этой отрасли, а Германия и вовсе заявила, что к 2022 году отключит последнюю АЭС и будет развивать альтернативные источники электроэнергии.

Вопрос 10. Какова экологическая ситуация в вашем регионе? Назовите основные источники загрязнения окружающей среды в вашем регионе.

Экологическая обстановка в Московской области тяжелая. Особенно загрязнены районы, близко расположенные к Москве и промышленные районы на востоке и юго-востоке области.

Самыми экологически опасными в подмосковном регионе можно считать загрязнения сточных вод промышленных и сельскохозяйственных предприятий; промышленные выбросы предприятий, в первую очередь энергетики; полигоны вывоза и захоронения бытовых и промышленных отходов; стареющие топливопроводы и топливохранилища (аэродромные и военные). Экологическую ситуацию в Подмосковье существенно осложняют транспорт, промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство столицы России. Москва получает для своих промышленных и бытовых нужд воду с севера и запада Подмосковья, а сбрасывает сточные воды в Москву-реку на юг и юго-восток Московской области.

Вопрос 11. Изучив материал параграфа, сформулируйте основные экологические проблемы современности. Используя дополнительные источники информации, подготовьте сообщение или презентацию по выбранной теме. Вместе с одноклассниками и учителем организуйте и проведите конференцию «Экологические проблемы современного мира и пути их решения».

К основным экологическим проблемам современности относят:

1. Загрязнение атмосферы;

2. Загрязнение пресных вод и вод Мирового океана;

3. Антропогенное воздействие на почвенный покров;

4. Истребление многих видов растений и животных;

5. Загрязнение отходами атомной энергетики.

Загрязнение мирового океана

Нашу планету вполне можно было бы назвать, Океанией, так как площадь, занимаемая водой, в 2,5 раза превышает территорию суши. Океанические воды покрывают почти 3/4 поверхности земного шара слоем толщиной около 4000 м, составляя 97 % гидросферы, тогда как воды суши содержат всего лишь 1 %, а в ледниках скованно только 2 %. Мировой океан, являясь совокупностью всех морей и океанов Земли, оказывает огромное влияние на жизнедеятельность планеты. Огромная масса вод океана формирует климат планеты, служит источником атмосферных осадков. Из него поступает более половины кислорода, и он же регулирует содержание углекислоты в атмосфере, так как способен поглощать ее избыток. На дне Мирового океана происходит накопление и преобразование огромной массы минеральных и органических веществ, поэтому геологические и геохимические процессы, протекающие в океанах и морях, оказывают очень сильное влияние на всю земную кору. Именно Океан стал колыбелью жизни на Земле; сейчас в нём обитает около четырёх пятых всех живых существ планеты.

Ресурсы мирового океана.

В наше время, «эпоху глобальных проблем», Мировой океан играет всё большую роль в жизни человечества. Являясь огромной кладовой минеральных, энергетических, растительных и животных богатств, которые - при рациональном их потреблении и искусственном воспроизводстве - могут считаться практически неисчерпаемыми, Океан способен решить одни из самых остро стоящих задач: необходимость обеспечения быстро растущего населения продуктами питания и сырьём для развивающейся промышленности, опасность энергетического кризиса, недостаток пресной воды.

Основной ресурс Мирового океана – морская вода. Она содержит 75 химических элементов, среди которых такие важные как уран, калий, бром, магний. И хотя основной продукт морской воды всё ещё поваренная соль - 33 % от мировой добычи, но уже добываются магний и бром, давно запатентованы методы получения целого ряда металлов, среди них и необходимые промышленности медь и серебро, запасы которых неуклонно истощаются, когда как в океанских водах их содержится до полмиллиарда тонн. В связи с развитием ядерной энергетики существуют неплохие перспективы для добычи урана и дейтерия из вод Мирового океана, тем более что запасы урановых руд на земле уменьшаются, а в Океане его 10 миллиардов тонн, дейтерий вообще практически неисчерпаем - на каждые 5000 атомов обычного водорода приходится один атом тяжелого. Помимо выделения химических элементов морская вода может быть использована для получения необходимой человеку пресной воды. Сейчас имеется в наличии много промышленных методов опреснения: применяются химические реакции, при которых примеси удаляются из воды; солёную воду пропускают через специальные фильтры; наконец, производится обычное кипячение. Но опреснение не единственная возможность получения пригодной для питья воды. Существуют донные источники, которые всё чаще обнаруживаются на континентальном шельфе, то есть в областях материковой отмели, прилегающей к берегам суши и имеющее одинаковое с ней геологическое строение. Один из таких источников, расположенный у берегов Франции - в Нормандии, дает такое количество воды, что его называют подземной рекой.

Минеральные ресурсы Мирового океана представлены не только морской водой, но и тем, что «под водой». Недра океана, его дно богаты залежами полезных ископаемых. На континентальном шельфе находятся прибрежные россыпные месторождения – золото, платина; встречаются и драгоценные камни – рубины, алмазы, сапфиры, изумруды. Например, вблизи Намибии идут подводные разработки алмазного гравия уже с 1962 года. На шельфе и частично материковом склоне Океана расположены большие месторождения фосфоритов, которые можно использовать в качестве удобрений, причём запасов хватит на ближайшие несколько сот лет. Самый же интересный вид минерального сырья Мирового океана - это знаменитые железомарганцевые конкреции, которыми покрыты громадные по площади подводные равнины. Конкреции представляют собой своеобразный «коктейль» из металлов: туда входят медь, кобальт, никель, титан, ванадий, но, конечно же, больше всего железа и марганца. Места их расположения общеизвестны, но результаты промышленной разработки пока ещё очень скромны. Зато полным ходом идёт разведка и добыча океанской нефти и газа на прибрежном шельфе, доля морской добычи приближается к 1/3 мировой добычи этих энергоносителей. В особо крупных размерах идёт разработка месторождений в Персидском, Венесуэльском, Мексиканском заливе, в Северном море; нефтяные платформы протянулись у берегов Калифорнии, Индонезии, в Средиземном и Каспийском морях. Мексиканский залив к тому же знаменит открытым во время разведки нефти месторождением серы, которая вытапливается со дна с помощью перегретой воды. Другой, пока ещё нетронутой кладовой океана являются глубинные расщелины, где образуется новое дно. Так, например, горячие (более 60 градусов) и тяжелые рассолы Красноморской впадины содержат огромные запасы серебра, олова, меди, железа и других металлов. Всё более и более важное значение принимает добыча материалов на мелководье. Вокруг Японии, к примеру, отсасывают по трубам подводные железосодержащие пески, страна добывает из морских шахт около 20 % угля - над залежами породы сооружают искусственный остров и бурят ствол, вскрывающий угольные пласты.

Многие природные процессы, происходящие в Мировом океане, - движение, температурный режим вод - являются неистощимыми энергетическими ресурсами. Например, суммарная мощность приливной энергии Океана оценивается от 1 до 6 миллиардов кВт ч. Это свойство приливов и отливов использовалось во Франции в средние века: в XII веке строились мельницы, колёса которых приводились в движение приливной волной. В наши дни во Франции существуют современные электростанции, использующие тот же принцип работы: вращение турбин при приливе происходит в одну сторону, а при отливе - в другую. Главное богатство Мирового океана - это его биологические ресурсы (рыба, зоол.- и фитопланктон и другие). Биомасса Океана насчитывает 150 тыс. видов животных и 10 тыс. водорослей, а её общий объём оценивается в 35 миллиардов тонн, чего вполне может хватить, чтобы прокормить 30 миллиардов! человек. Вылавливая ежегодно 85-90 миллионов тонн рыбы, на неё приходится 85 % от используемой морской продукции, моллюсков, водорослей, человечество обеспечивает около 20% своих потребностей в белках животного происхождения. Живой мир Океана - это огромные пищевые ресурсы, которые могут быть неистощимыми при правильном и бережном их использовании. Максимальный вылов рыбы не должен превышать 150-180 миллионов тонн в год: превзойти этот предел очень опасно, так как произойдут невосполнимые потери. Многие сорта рыб, китов, ластоногих вследствие неумеренной охоты почти исчезли из океанских вод, и неизвестно, восстановится ли когда-нибудь их поголовье. Но население Земли растёт бурными темпами, всё больше нуждаясь в морской продукции. Существует несколько путей поднятия её продуктивности. Первый - изымать из океана не только рыбу, но и зоопланктон, часть которого - антарктический криль - уже пошла в пищу. Можно без всякого ущерба для Океана вылавливать его в гораздо больших количествах, чем вся добываемая в настоящее время рыба. Второй путь - использование биологических ресурсов открытого Океана. Биологическая продуктивность Океана особенно велика в области подъёма глубинных вод. Один из таких апвеллингов, расположенный у побережья Перу, даёт 15 % мировой добычи рыбы, хотя площадь его составляет не более двух сотых процента от всей поверхности Мирового океана. Наконец, третий путь - культурное разведение живых организмов, в основном в прибрежных зонах. Все эти три способа успешно опробованы во многих странах мира, но локально, поэтому продолжается губительный по своим объёмам вылов рыбы. В конце ХХ века наиболее продуктивными акваториями считаются Норвежское, Берингово, Охотское, Японское моря.

Океан, будучи кладовой разнообразнейших ресурсов, также является бесплатной и удобной дорогой, которая связывает удаленные друг от друга континенты и острова. Морской транспорт обеспечивает почти 80% перевозок между странами, служа развивающемуся мировому производству и обмену. Мировой океан может служить переработчиком отходов. Благодаря химическому и физическому воздействию своих вод и биологическому влиянию живых организмов, он рассеивает и очищает основную часть поступающих в него отходов, сохраняя относительное равновесие экосистем Земли. В течение 3000 лет в результате круговорота воды в природе вся вода Мирового океана обновляется.

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

а).Парафины (алкены). (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б). Циклопарафины. (30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в).Ароматические углеводороды. (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол) , затем бициклические (нафталин) , полициклические (пирон).

г). Олефины (алкены). (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т. нефти, что составляло 0, 23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т. /год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0, 5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности.

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм 0полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую нефть в воде и обратную вода в нефти. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Пестициды

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:

Инсектициды для борьбы с вредными насекомыми,

Фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений,

Гербициды против сорных растений.

Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн. т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1, 5 млн. т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлорорганические, фосфорорганические и карбонаты.

Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 0лет использовано более 1, 2 млн. т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0, 03 - 1, 2 кг. /л.

Синтетические поверхностно-активные вещества

Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ, попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионактивные, катионактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие, СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве, СПАВ, применяется в составе пестицидов.

Соединения с канцерогенными свойствами

Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) 0обнаружено в тектонически - активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

Тяжелые металлы

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3, 5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 121тыс. т. 0ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т. /год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метил-ртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 0жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Минамата. Свиний - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиний активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу.

Сброс отходов в море с целью захоронения

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% 0органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0, 085% свинца; 0,001% ртути; 0, 001% кадмия. Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ чисто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не едко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробионтов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля за выбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.

Тепловое загрязнение

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

Охрана морей и океанов

Наиболее серьезной проблемой морей и океанов в нашем столетии является загрязнение нефтью, последствия которого губительны для всей жизни на Земле. Поэтому в 1954 году в Лондоне прошла международная конференция, ставившаяся целью выработать согласованные действия по охране морской среды от загрязнения нефтью. На ней была принята конвенция, определяющая обязанности государств в этой области. Позже в 1958 году в Женеве были приняты еще четыре документа: об открытом море, о территориальном море и прилежащей зоне, о континентальном шельфе, о рыболовстве и охране живых ресурсов моря. Эти конвенции юридически закрепили принципы и нормы морского права. Они обязывали каждую страну разработать и ввести в действие законы, запрещающие загрязнять морскую среду нефтью, радиоотходами и другими вредными веществами. Прошедшая в 1973 году в Лондоне конференция приняла документы по предотвращению загрязнения с судов. Согласно принятой конвенции, каждое судно должно иметь сертификат - свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка находятся в исправном положении и не наносят ущерб морю. Соответствие сертификатам проверяется инспекцией при заходе в порт.

Запрещен слив нефтесодержащих вод с танкеров, все сбросы с них должны выкачиваться только на береговые приемные пункты. Для очистки и обеззараживания судовых сточных вод, в том числе хозяйственно-бытовых, созданы электрохимические установки. Институт океанологии РАН разработал эмульсионный метод очистки морских танкеров, полностью исключающий попадание нефти в акваторию. Он заключатся в добавлении к промывной воде нескольких поверхностно-активных веществ (препарат МЛ), что позволяет осуществить на самом судне очистку без сброса загрязненной воды или остатков нефти, которую можно впоследствии регенерировать для дальнейшего использования. С каждого танкера удается отмыть до 300 т нефти.В целях предотвращения утечек нефти совершенствуются конструкции нефтеналивных судов. Многие современные танкеры имеют двойное дно. При повреждении одного из них нефть не выльется, ее задержит вторая оболочка.

Капитаны судов обязаны фиксировать в специальных журналах сведения обо всех грузовых операциях с нефтью и нефтепродуктами, отмечать место и время сдачи или слива с судна загрязненных сточных вод. Для систематической очистки акваторий от случайных разливов применяются плавучие нефтесборщики и боковые заграждения. Также в целях предотвращения растекания нефти используются физико- химические методы. Создан препарат пенопластовой группы, который при соприкосновении с нефтяным пятном полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может использоваться вторично в качестве сорбента. Такие препараты очень удобны из-за простоты применения и невысокой стоимости, однако их массовое производство пока не налажено. Также существуют сорбирующие средства на основе растительных, минеральных и синтетических веществ. Некоторые из них могут собирать до 90% разлитой нефти. Главное требование, которое к ним предъявляется, - это непотопляемость.После сбора нефти сорбентами или механическими средствами на поверхности воды всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить путем разбрызгивания разлагающих ее химических препаратов. Но при этом эти вещества должны быть биологически безопасны.

В Японии создана и апробирована уникальная технология, с помощью которой можно в короткие сроки ликвидировать гигантское пятно. Корпорация «Кансай сагге» выпустила реактив ASWW, основной компонент которого - специально обработанная рисовая шелуха. Распыленный по поверхности, препарат в течение получаса всасывает в себя выброс и превращается в густую массу, которую можно стащить простой сетью.Оригинальный способ очистки продемонстрирован американскими учеными в Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину опускается керамическая пластинка. К ней подсоединяется акустическая пластинка. Под действием вибрации сначала скапливается толстым слоем над местом, где установлена пластинка, а затем смешивается с водой и начинает фонтанировать. Электрический ток, подведенный к пластинке, поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает.

Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел американские ученые создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые частицы. На катере-катамаране между корпусами поместили своеобразную штору из этого материала, концы которой свисают в воду. Как только катер попадает на пятно, нефть прочно прилипает к «шторе». Остается лишь пропустить полимер через валики специального устройства, которое отжимает нефть в приготовленную емкость. С 1993 года был запрещен сброс жидких радиоактивных отходов (ЖРО), но число их неуклонно растет. Поэтому в целях защиты окружающей среды в 90-е годы стали разрабатываться проекты очистки ЖРО. В 1996 году представители японских, американских и российских фирм подписали контракт на создание установки по переработке ЖРО, скопившихся на Дальнем Востоке России. На реализацию проекта правительство Японии выделило 25,2 млн. долларов. Однако, несмотря на некоторые успехи в поиске эффективных средств, ликвидирующих загрязнения, о решении проблемы говорить рано. Только внедрением новых методик очисток акваторий невозможно обеспечить чистоту морей и океанов. Центральная задача, которую необходимо решать всем странам сообща, - предотвращение загрязнения.