Екологічна безпека гідросфери. Повені і паводки. Водна ерозія та її характеристика

Лекція № 4

Значення ферментів.

Е) КЛАС ЛІГАЗИ або СИНТЕТАЗИ.

Лігази або синтетази – це велика група ферментів, які прискорюють синтез складних органічних сполук із більш простих. В зв’язку з тим, що реакції синтезу потребують затрат великої кількості енергії, активність лігаз проявляється лише в присутності АТФ або інших макроергічних сполук. Всі лігази поділяються на підкласи в залежності від того, які зв’язки утворюються за їх участю, тому розрізняють –

С – О – лігази; С – S – лігази, С – N – лігази, С – С – лігази.

При переробці плодів і овочів застосування ферментів або ферментних препаратів є особливо перспективним для збільшення виходу соку, полегшення процесів освітлення соку і покращення його якості. Підвищення виходу соку із рослинних тканин пов’язано з інтенсифікацією таких процесів, як гідроліз целюлози, геміцелюлози, пектину, протопектину і інших речовин. Смак соків часто погіршується із - за присутності в плодах і овочах полі фенолів. Цей недолік можна усунути за допомогою різних оксидаз (поліфенолоксидази, пероксидази та ін.). Для того, щоб освітлити соки і при зберігання вони не помутніли, то дуже важливим є повністю гідролізувати білки, які в них містяться. Це можливо зробити лише за допомогою ферменту уреази. Велике значення відіграють ферменти при зберігання плодів і овочів. Так, при зберіганні капусти з високою пероксидазною активністю розміри втрат на 30-40% зменшуються, ніж у рослин з низькою активністю цього ферменту. З активністю ферментів пов’язана також стійкість плодів і овочів до хвороб.

1. Джерела живлення річок. Паводки та повені – причини та наслідки, класифікація повеней та паводків

Річка — природний водний потік, який витікає з джерел чи з озера, болота, має сформоване річище і тече під дією сили тяжіння; живиться поверхневими й підземними водами, з атмосферних опадів свого басейну. Розрізняють ріки сталі й сезонні, гірські та рівнинні. Основними джерелами живлення річок є такі: дощ, сніг, високогірні сніги і льодовики та підземні води. Основну роль в існуванні та кількості річок на певній території відіграє клімат. Більшість річок земної кулі мають мішане живлення. Так називають тип живлення, при якому жодне джерело надходження води не становить більше як 50 %. Якщо величина одного з джерел становить від 50 до 80 %, то його називають переважаючим, якщо понад 80 %, — виключним. арактер поведінки річки протягом року (коливання рівня води, терміни замерзання та скресання, зміни витрат води), тобто її режим, залежить від особливостей клімату. У річному режимі річки виділяють характерні періоди — повінь, паводок, межень.

Повінь – це значне затоплення місцевості внаслідок підйому рівня води в річці, озері, водосховищі, спричинене зливами, весняним таненням снігу, вітровим нагоном води, руйнуванням дамб, гребель тощо. Повені завдають великої матеріальної шкоди та призводять до людських жертв. За даними ЮНЕСКО, від повеней загинуло дев’ять мільйонів чоловік (за ХХ століття). Повені періодично спостерігаються на більшості великих річок України. Серед них – Дніпро, Дністер, Прип’ять, Західний Буг, Тиса та інші. Повені бувають також на невеликих річках та в районах, де взагалі немає визначених русел. У цих районах повені формуються за рахунок зливових опадів.
Причини повеней досить різноманітні. В першу чергу, їх виникнення пов’язане з інтенсивною вирубкою лісових масивів, руйнуванням русел гірських річок, інтенсивність снігових і дощових опадів, особливо в гірських районах. Повені, викликані нагоном води, виникають переважно при сильних вітрах на пологих ділянках узбережжя Азовського та Чорного морів. Ці повені небезпечні, в першу чергу, своєю раптовістю, інтенсивністю, висотою хвилі та високим підйомом води.

Наслідки повеней:
- затоплення шаром води значної площі землі;
- ушкодження та руйнування будівель та споруд;
- ушкодження автомобільних шляхів та залізниць;
- руйнування обладнання та комунікацій, меліоративних систем;
- загибель свійських тварин та знищення врожаю сільськогосподарських культур;
- вимивання родючого шару ґрунту;
- псування та знищення сировини, палива, продуктів харчування, добрив тощо;
- загроза інфекційних захворювань (епідемії);
- погіршення якості питної води;
- загибель людей.

Повені відрізняються від інших стихійних лих тим, що деякою мірою прогнозуються.

Повені класифікують на чотири типи: низькі (малі), високі, видатні та катастрофічні. Низькі (малі) повені спостерігаються на рівнинних річках. Охоплюють невеликі території поза заплавою. Затоплюєть менше 10 % сільськогосподарських угідь. Майже не порушують ритму життя населення. Повторюваність 5-10 років. Наносять незначний збиток. Високі повені завдають відчутної матеріальної та моральної шкоди, охоплюють порівняно великі земельні ділянки річкових долин, затоплюють приблизно 10-15 % сільськогосподарських угідь. Істотно порушують господарський і побутовий уклад населення. Приводять до часткової евакуації людей. Повторюваність 20-25 років. Видатні повені завдають великої матеріальної шкоди, охоплюючи цілі річкові басейни. Затоплюють приблизно 50-70 % сільськогосподарських угідь, деякі населені пункти. Паралізують господарську діяльність і різко порушують побутовий уклад населення. Приводять до необхідності масової евакуації населення і матеріальних цінностей із зони затоплення і захисту найважливіших господарських об'єктів. Повторюваність 50-100 років. Катастрофічні повені завдають величезних матеріальних збитків і призводять до загибелі людей, охоплюючи величезні території в межах однієї або декількох річкових систем. Затоплюється більше 70 % сільськогосподарських угідь, багато населених пунктів, промислових підприємств та інженерних комунікацій. Повністю паралізується господарська і виробнича діяльність, тимчасово змінюється життєвий уклад населення. Повторюваність від ста до двохсот років.

Іншим стихійним лихом є паводок. Отже, паводок - це значне підвищення водності річки в межах річного циклу, що виникає нерегулярно; утворюється під час сильних дощів чи під час відлиги. На відміну від повені паводки виникають нерегулярно. Значний паводок може викликати повінь. Причинами виникнення паводків майже завжди є сильні зливи, інтенсивне танення снігу та льоду, промив гребель водойм. Виникненню їх сприяють і антропогенні фактори: вирубка лісів і деградація ґрунтів на гірських схилах, вибухи гірських порід при прокладанні доріг, роботи у кар'єрах, неправильна організація обвалів та підвищена загазованість повітря, що згубно діє на ґрунтово-рослинний покрив.

Наслідки паводків:

- вимивання ґрунтового шару;

- підтоплення населених пунктів;

- порушення нормальної життєдіяльності населення;

- руйнування дорожніх трас;

- псування сільськогосподарських посівів

2. Методи попередження повеней. Дії при у випадку загрози виникнення повені

Для запобігання утворення паводків та повеней, їх руйнівної дії в майбутньому необхідно розробити і здійснити комплекс заходів міжнародного, національного і регіонального рівня.

Серед них особливу увагу необхідно звернути на:

1. Створення системи доброякісних гідротехнічних споруд, зокрема водосховищ на гірських річках для зарегульовування паводкових стоків у періоди інтенсивних опадів;

2. Перехід у гірських регіонах на вибіркову систему лісогосподарювання, основою якої є поступові і вибіркові способи рубок, вирощування мішаних деревостанів з багатоярусною вертикальною структурою на засадах природного насіннєвого поновлення. Вона є максимально наближеною до природи лісу, широко застосовується в багатьох країнах Європи і забезпечує формування біологічно стійких лісостанів, збереження біорізноманіття, стале лісокористування і постійне (безперервне) виконання лісом корисних середовищетвірних рекреаційних, захисних, оздоровчих та інших екологічних і соціальних функцій;

3. Збільшення лісистості за рахунок еродованих земель, неоправдано розораних схилів, підняття межі лісу, заліснення окремих штучно створених полонин, ділянок, зайнятих чагарниковою рослинністю тощо.

Дії у випадку загрози виникнення повені (паводку):

- Уважно слухайте інформацію про надзвичайну ситуацію та інструкції про порядок дій.

- Зберігайте спокій, попередьте сусідів, надайте допомогу інвалідам, дітям та людям похилого віку.

- Дізнайтеся у місцевих органах державної влади та місцевого самоврядування місце збору мешканців для евакуації та готуйтеся до неї.

- Підготуйте документи, одяг, найбільш необхідні речі, запас продуктів харчування та медикаменти на декілька днів. Складіть все у валізу і зберігайте у водонепроникному пакеті.

- Від’єднайте всі споживачі електричного струму від електромережі та вимкніть газ.

- Перенесіть більш цінні речі та продукти харчування на верхні поверхи або підніміть на верхні полиці.

3. Водна ерозія, її причини виникнення та наслідки. Міри зменшення впливу водної ерозії.

Ерозія — це природний геологічний процес, що нерідко збільшується необачною господарською діяльністю людини. На еродованих або еродійно небезпечних землях врожайність сільскогосподарских культур знижується на 10-30%, а, з часом і на 90%. Слово «ерозія» походить від латинського «erosio», що означає «роз'їдати» або «вигризати», у залежності від факторів, що обумовлюють розвиток ерозії. З давніх давен ерозія ґрунтів була великим лихом для хлібороба й усе ще ним залишається. Сучасній науці вдалося у визначеній мірі установити закономірності виникнення цього грізного явища, намітити й здійснити ряд практичних заходів для боротьби з ним.

Водна ерозія проявляється у змиванні верхнього шару ґрунту або розмиванні його в глибину під впливом талих, дощових і поливних вод. За характером руйнування ґрунту водна ерозія буває декількох типів:

1) краплинна - роздроблення агрегатів ґрунту ударами дощових крапель, внаслідок чого шпари ґрунту забиваються мулистими фракціями, зменшується водопроникність і посилюється поверхневий стік і змив ґрунту;

2) площинна або поверхнева, коли ґрунт рівномірно змивається невеликими струмками талих і дощових вод по всій поверхні площі;

3) лінійна або глибинна, коли ґрунт розмивається углиб концентрованими потоками води;

4) іригаційна, яка виникає в умовах неправильно організованого зрошення на схилових землях, коли по лінії течії поливної води є схили, здатні до розмивання.

Чинники, які впливають на виникнення та інтенсивність ерозійних процесів, ділять на дві групи: природні та соціально-економічні, пов'язані з господарською діяльністю людини. Сучасна ерозія, як правило, проявляється у випадку поєднання обох груп чинників. Природні чинники створюють умови для виникнення ерозії, а неправильна виробнича діяльність людини є основною причиною, що призводить до інтенсифікації її розвитку. До природних чинників належать: рельєф місцевості, клімат, опади, вітер, температура, рослинність і сам ґрунт.

Основними чинниками розвитку водної ерозії є особливості та інтенсивність випадання опадів, товщина снігового покриву, глибина промерзання ґрунту, інтенсивність танення снігу, а також рельєф місцевості - крутизна і довжина схилів, їх форма. Так, на схилах з опуклим профілем на верхніх ділянках (при крутизні до 2°) змивання ґрунту не спостерігається, а із збільшенням крутизни вниз по схилу інтенсивність змивання ґрунту підвищується. Зокрема, доведено, що ерозійні процеси найбільш виражені на коротких схилах (100-200 м), де середня крутизна досягає найвищих значень (2,8-3°). Якщо довжина схилів 700 м і більше, то середня їх крутизна зменшується до 1,50-2,08°, відповідно знижується й еродованість ґрунтового покриву. Визначальним чинником процесів ерозії, як і ґрунтоутворення, є кліматичні особливості будь-якого району. При цьому найважливіше значення має кількість атмосферних опадів та їх інтенсивність, швидкість вітру. Наприклад, у степовій зоні інтенсивність водно-ерозійних процесів переважно визначається кількістю опадів у вигляді злив і меншою мірою стокових вод. У Лісостепу змивання та розмивання ґрунтів однаковою мірою залежить від стоку зливових і талих вод, хоч у загальному об'ємі поверхневого стоку більшу частину займають талі води. На Поліссі на інтенсивність ерозійних процесів впливають кількість опадів у вигляді снігу та швидкість його танення.

Причини прискореної ерозії:

1. Безконрольоване вирубування лісів.

2. Розорення лук.

3. Пере випасання худоби.

4. Неправильне ведення землеробства.

Наслідки впливу водної ерозії на стан навколишнього середовища досить інтенсивний. Небезпека водної ерозії полягає не лише в зниженні родючості орного горизонту, а й замулюванні річок, ставків, водойм, заплавних земель. Цей вид ерозії поширений на схилах, переважно розораних, і найбільш небезпечний у гірських ландшафтах, в яких знищений лісовий покрив.

Дуже небезпечна яружна ерозія. Ліквідувати її можна лише залісненням та будівництвом спеціальних гідро­технічних споруд. Значних успіхів у боротьбі з яружною ерозією можна досягти при застосуванні комплексу агротехнічних, гідротехнічних і лісомеліоративних заходів: захисні лісонасадження, спорудження водорегулюючих і водозатримуючих валів, донних загат. Завдяки застосуванню науково-обгрунтованої системи захисних заходів вдалося припинити дальше розмивання багатьох ярів і зберегти таким чином великі площі орних земель.

При річковій ерозії внаслідок швидкої течії води зноситься грунт з дна річок і незакріплених берегів. Щоб запобігти цьому, треба оберігати лісові насадження в прирусловій смузі, закріплювати береги за допомогою спеціальних гідротехнічних прийомів.

Заходи щодо зменшення водної ерозії:

- агротехнічні,

- гідротехнічні,

- лісомеліоративні,

- ґрунтозахисні.

Ефективну боротьбу з ерозійними процесами можна здійснити при поєднанні наступних заходів:

- протиерозійна організація територій,

- впровадження грунтоохоронних сівозмін,

- застосування грунтоохоронної агротехніки при вирощуванні сільськогосподарських культур;

- створення системи гідротехнічних споруд, грунтоохоронних лісових насаджень.

4. Турбулентний та ламінарний рух вод, число Рейнольдса

Спостереження свідчать, що в природі існують два різних види руху рідини: по-перше, шаруватий, впорядкований чи ламінарний рух, при якому окремі шари рідини ковзають один щодо другого, не змішуючись між собою, і, по-друге, невпорядкований, так званий турбулентний рух, коли частинки рідини рухаються по складних траєкторіях, що весь час змінюються, і в рідині відбувається інтенсивне перемішування.

Коли рух рідини стає невпорядкованим, окремі частинки пофарбованої рідини розлітаються в усі боки, зіштовхуються одна з одною, вдаряються об стінки і т.д. Турбулентним називається рух рідини (газу або плазми), що супроводжується утворенням вихорів. Основна особливість турбулентного руху полягає в наявності поперечних до напрямку руху складових швидкості, що накладаються на основну швидкість у поздовжньому напрямку.

Ламінарним називається впорядкований рух рідини або газу, при якому рідина (газ) рухається шарами, паралельними до напрямку течії. Ламінарна течія — рух частинок по паралельних лініях з певною малою швидкістю. Характерна для течії підземних вод. Досліди Рейнольдса показали, що перехід від ламінарного руху до турбулентного відбувається при певній швидкості (так звана критична швидкість). Режим течії рідини характеризується числом Рейнольда. Дане число є критерієм як турбулентного, так і ламінарного руху.

Re = ρvl/µ,

де ρ — густина,

µ — коефіцієнт динамічної в'язкості,

v — характерна швидкість течії рідини (газу),

l — характерний розмір.

При малих значеннях числа Рейнольдса добуток характерної для течії швидкості плину на характерні розміри перешкод малий в порівнянні із в'язкістю. Тому завдяки в'язкості течія зберігає впорядковану структуру. При великих значеннях числа Рейнольдса рух рідини стає турбулентним.

Турбулента течія має місце, коли число Re більше від критичного значення. Ламінарна течія спостерігається в дуже в'язких рідинах або за малої швидкості, а також при повільному обтіканні дуже в'язкою рідиною тіл малих розмірів. Зі збільшенням швидкості руху рідини (газу) ламінарна течія переходить у турбулентну.

Таким чином, число Рейнольдса характеризує відносну роль сил в'язкості. Чим воно менше, тим більш велику роль відіграють сили в'язкості в русі рідини. Чим більше число Рейнольдса, тим більший вплив сил інерції в потоці в порівнянні із силами в'язкості.

Дата добавления: 2014-01-07