Введение. Подписано к печати Бум. писч

План.

ЛР № 020520 от 23.04.92 г.

Подписано к печати Бум. писч. № 1

Заказ № Уч. изд. л.

Формат 60х84 1/16 Усл. печ. л.

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж экз. ______________________________________________________________

Издательство "Нефтегазовый университет"

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Тюменский государственный нефтегазовый университет"

625000, г. Тюмень, ул. Володарского 38

Отдел оперативной полиграфии издательства "Нефтегазовый университет"

625000, г. Тюмень, ул. Володарского 38

Введение.

1. Современное состояние природной среды.

2. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы. Загрязнение атмосферы.

3. Почва - важная составляющая часть биосферы. Загрязнение почвы.

4. Вода - основа жизненных процессов в биосфере. Загрязнение природных вод.

5. Радиация в биосфере

6. Экологические проблемы биосферы.

Заключение.

Используемая литература.

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

- о современном состоянии природной среды;

- об основных источниках загрязнений биосферы;

- о путях охраны окружающей среды от загрязнений.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2. АТМОСФЕРА - ВНЕШНЯЯ ОБОЛОЧКА БИОСФЕРЫ. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3. ПОЧВА - ВАЖНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ

Дата добавления: 2015-06-27