1. Экологические системы понятие,состав,границы,энергетика

• Название: 1. Экологические системы понятие,состав,границы,энергетика
• Дата: 19.12.2019
• Размер: 354.42 Kb.
• Имя файла: 2007.docx
• Тип: Документы; #101109
• страница: 3 из 4

При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией. Поскольку гетеротрофы дышат и выделяют непереваренные остатки, в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6. Отметим, что эффективность переноса энергии от одних организмов к другим значительно выше, чем эффективность производства первичной продукции. Средняя эффективность переноса энергии от растения к животному составляет около 10 %, а от животного к животному – 20 %. Обычно растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных.

Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспобленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).

8.Роль консументов и редуцентов в биосфере.

Этот великий круговорот веществ — основа жизни на Земле, ее, так сказать, энергетическая база. Все организмы, живя, питаясь и умирая, приводят в движение гигантский «маховик» круговорота жизни и смерти.
У «колеса» - три фазы вращения. В каждой из них роль главного двигателя выполняет особая группа живых созданий. В первой — продуценты, во второй — консументы, в третьей — редуценты. В первой фазе создается органическое вещество из воздуха и солей земли, во второй — оно преобразуется в новые формы, на третьей — вновь возвращается в землю и воздух, распадаясь на несложные части.
Продуценты - у нас растения, только они наделены волшебным хлорофиллом, способным консервировать солнечную энергию в белках, сахарах и жирах, создавая их при блеске Солнца из воды и углекислого газа. Сахар растения растворяют в своих соках, а кислород выделяют в атмосферу (если растение сухопутное) или в воду (если оно водяное). Эти интимнейшие процессы созидания протекают в крупинках хлорофилла, наполняющих все зеленые ткани растений. Энергию, необходимую для синтеза, хлорофилл улавливает из световых лучей, главный поставщик которых на Земле - Солнце.
Поэтому все органические вещества, изготовленные растениями, Климент Аркадьевич Тимирязев называл концентратами солнечной энергии или, попросту говоря, солнечными консервами.
Затем растения преобразуют сахар в разного рода органические кислоты, добавляют к ним азот и другие вещества, добытые из почвы, и создают в своих тканях белки и жиры. Животные питаются уже готовыми продуктами, синтезированными растениями. Их, животных, называют поэтому консументами - пожирателями.
Животные, кстати сказать, и дышат кислородом, который выделяют при фотосинтезе растения. Когда-то, на заре жизни, до того, как разрослись на Земле леса, в атмосфере почти не было кислорода, и на планете, надо полагать, тогда очень трудно дышалось. Это растения напустили под голубой купол животворный газ. Они и сейчас продолжают пополнять его запасы в небесах. Поэтому ночью (в темноте) хлорофилл не работает, кислорода в воздухе меньше, а углекислого газа больше, чем днем.
Животные тоже не остаются, так сказать, в долгу перед зелеными кормильцами: когда дышат, они выделяют в воздух и в воду (если живут в море) много углекислого газа - растения, как известно, им питаются. А после смерти своей консументы оставляют продуцентам бесценное наследство - полные питательных веществ трупы.
Тут за них принимаются редуценты - бактерии: разлагают на составные части, которые затем легко усваивают из земли, воды и воздуха растения, вновь создавая из них сложные органические продукты - «колесо жизни» свершило полный оборот.
«Весь порядок природы, - говорит известный ботаник Фердинанд Кон, - построен на том, что... одни и те же частицы материи переходят из мертвого в живое тело в вечном круговороте».
Однако переход этот совершается не без потерь: некоторую часть веществ, заключенных в живых существах, бактерии бессильны разложить и вернуть на орбиту круговорота. Она, эта часть, выбывает из него навсегда (или на время). Выбывшие из биологического цикла вещества образуют в земле и на дне морей большие залежи — целые горы осадочных пород. Пустыня Сахара, например, раскинула свои пески над одним из таких древних кладбищ: она покоится на массиве известняков, целиком сложенном из невидимых (простым глазом) раковинок микроскопических животных — корненожек.
А мраморы, графиты, каменные угли разных сортов, некоторые железные и марганцевые руды, торф и, по-видимому, нефть — это ведь тоже наследие угасшей жизни, «шлак» обмена веществ или бренные останки когда-то процветавших растений и животных.
9.Изменения, проходящие с органическим веществом (пищей) в живых организмах.

В результате взаимодействия организмов между собой и окружающей их средой образуются единые системы - сообщества организмов - биогеоценозы, или сложнейшие экологические системы, подобные разнообразным лесам, морским и пресноводным водоемам, почвам. В этих экосистемах происходит каскадный процесс передачи энергии от одной ступени экосистемы к другой, который поддерживает биологический круговорот веществ. Растения создают свои ткани, используя солнечную энергию и разнообразные минеральные вещества из почвы. Травоядные животные используют растения в качестве пищи. А сами они благодаря пищевым цепям внутри экосистем, в свою очередь, становятся пищей плотоядных и всеядных животных.

После гибели организмов их ткани под влиянием биохимических и химических факторов распадаются, и вещества в той или иной форме вновь возвращаются обратно в биологический круговорот. Сообщества организмов, или экосистемы, вне зависимости от влияния человека, эволюционировали под влиянием природных факторов между видовой конкуренции, гибели звеньев пищевых цепей, являясь динамическими системами с перемежающими равновесиями.

В начале этого круговорота стоит процесс фотосинтеза. Зеленые растения поглощают углекислоту, воду и минеральные вещества и, используя солнечный свет, образуют углеводы и многочисленные другие органические вещества, необходимые для роста и развития растений. Вместе с тем в этом фотосинтетическом процессе освобождается свободный кислород. Это единственный процесс, который уже два миллиарда лет поддерживает содержание кислорода в атмосфере Земли. ...

Как мы теперь знаем, фотосинтетический кислород образуется из кислорода воды, а не из кислорода углекислоты, как думали в течение почти ста последних лет. ...Благодаря этому процессу ежегодно образуются многие миллиарды тонн органических веществ и растениями выделяется примерно такое же количество тонн свободного кислорода...

...Вне поля деятельности человека биосфера организовалась, если можно так сказать, по принципу безотходного производства - продукты жизнедеятельности одних организмов жизненно необходимы для других. Все утилизируется в великом биологическом круговороте биосферы.

10.Закон изменения объема биомассы по трофической (пищевой) цепи.

При последовательной передаче энергии от одних организмов к другим образуются пищевые (трофические) цепи.

Трофические цепи, которые начинаются с продуцентов, называются пастбищные цепи, или цепи выедания. Отдельные звенья пищевых цепей называются трофические уровни. В пастбищных цепях выделяют следующие уровни:

1-й уровень – продуценты (растения);

2-й уровень – консументы первого порядка (фитофаги);

3-й уровень – консументы второго порядка (зоофаги);

4-й уровень – консументы третьего порядка (хищники);

5-й уровень – консументы высших порядков (сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты).

Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности каждого уровня разрушаются редуцентами. Трофические цепи, которые начинаются с редуцентов, называются детритные цепи. Детритные цепи являются основой существования зависимых экосистем, в которых органического вещества, произведенного продуцентами, недостаточно для обеспечения энергией консументов (например, глубоководные экосистемы, экосистемы пещер, экосистемы почвы). В этом случае существование экосистемы возможно за счет энергии, содержащейся в мертвом органическом веществе.

Органическое вещество, находящееся на каждом трофическом уровне, может потребляться различными организмами и различными способами. Один и тот же организм может относиться к разным трофическим уровням. Таким образом, в реальных экосистемах пищевые цепи превращаются в пищевые сети.

Ниже приведен фрагмент пищевой сети смешанного леса.

Продуктивность трофических уровней

Количество энергии, проходящее через трофический уровень на единице площади за единицу времени, называется продуктивностью трофического уровня. Продуктивность измеряется в ккал/га·год или других единицах (в тоннах сухого вещества на 1 га за год; в миллиграммах углерода на 1 кв. метр или на 1 куб. метр за сутки и т. д.).

Энергия, поступившая на трофический уровень, называется валовой первичной продуктивностью (для продуцентов) или рационом (для консументов). Часть этой энергии расходуется на поддержание процессов жизнедеятельности (метаболические затраты, или затраты на дыхание), часть – на образование отходов жизнедеятельности (опад у растений, экскременты, личиночные шкурки и иные отходы у животных), часть – на прирост биомассы. Часть энергии, затраченная на прирост биомассы, может быть потреблена консументами следующего трофического уровня.

Энергетический баланс трофического уровня может быть записан в виде следующих уравнений:

(1) валовая первичная продуктивность = дыхание + опад + прирост биомассы

(2) рацион = дыхание + отходы жизнедеятельности

+ прирост биомассы

Первое уравнение применяется по отношению к продуцентам, второе – по отношению к консументам и редуцентам.

Разность между валовой первичной продуктивностью (рационом) и затратами на дыхание называется чистой первичной продуктивностью трофического уровня. Энергия, которая может быть потреблена консументами следующего трофического уровня, называется вторичной продуктивностью рассматриваемого трофического уровня.

При переходе энергии с одного уровня на другой часть ее безвозвратно теряется: в виде теплового излучения (затраты на дыхание), в виде отходов жизнедеятельности. Поэтому количество высокоорганизованной энергии постоянно уменьшается при переходе с одного трофического уровня на последующий. В среднем на данный трофический уровень поступает ≈ 10 % энергии, поступившей на предыдущий трофический уровень; эта закономерность называется правилом «десяти процентов», или правилом экологической пирамиды. Поэтому количество трофических уровней всегда ограничено (4-5 звеньев), например, уже на четвертый уровень поступает только 1/1000 часть энергии от поступившей на первый уровень.


11.Закон лимитирующих факторов.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химикорганик Юстас Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума; в честь автора его еще называют законом Либиха.

В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п. Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел спустя 70 лет после Либиха американский зоолог В.Шелфорд, сформулировавший закон толерантности. Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом. Так, избыток воды даже в засушливых районах вреден и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она просто необходима. В частности, избыток воды препятствует нормальному почвообразованию в черноземной зоне.

Виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобиотными, а виды, приспосабливающиеся к экологической обстановке с широким диапазоном изменения параметров, - эврибиотными.

Среди законов, определяющих взаимодействие индивида или особи с окружающей его средой, выделим правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма. Оно утверждает, что вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.


12.Атмосфера:состав,строение,функции.

Атмосфера – воздушная оболочка Земли.

Состав атмосферы: N₂ – 78%, O₂ – 21%, Ar и др. инертные газы– 0,9%, CO₂ – 0,03%.

Атмосфера делится на гомосферу и гетеросферу, граница между ними на высоте 100км. Гомосфера характеризуется однородным и устойчивым газовым составом. Выше этой границы характерен нарастающий уровень ионизации газов за счет фотодиссоциации. Свойства – озоновый слой, низкая плотность воздуха – закрывает возможность существования организмов (околоземные организмы).

Способность атмосферы к самоочищению (ветер, осадки, лес).

Существует 3 основных цикла атмосферных процессов, определяющих климат, так называемые климатообразующие процессы - теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция. Теплооборот, создает тепловой режим атмосферы. Сквозь атмосферу проходит поток солнечной радиации. Атмосфера частично поглощает солнечные лучи, преобразуя их энергию в теплоту; частично рассеивает их, меняя по качеству (спектральному составу); частично они отражаются назад облаками. Между земной поверхностью и атмосферой происходит обмен тепла.  Между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный оборот воды, или влагооборот. С поверхности океанов и других водоемов, влажной почвы и растительности в атмосферу испаряется вода, на что затрачивается большое количество тепла из почвы и верхних слоев воды.
13.Основные источники и виды загрязнения атмосферы.

Вещества, загрязняющие атмосферу, причиняли значительный вред окружающей среде в течении многих десятилетий. По-видимому, с их вредным воздействием придётся считаться и в будущем. Дальнейший рост населения и промышленного производства неизбежно приводит к увеличению опасности загрязнения.
Основными загрязняющими веществами, содержание которых в атмосфере регламентируется стандартами, являются: диоксид серы(SO2), оксиды азота(NO и NO2), оксид углерода(CO), газообразные углеводороды(HC), а также сероводород(H2S), сероуглерод(CS2),аммиак(NH3),различные галогеносодержащие газы.
Существуют 3 основных источника образования газообразных загрязнений: сжигание горючих материалов, промышленные производственные процессы и природные источники. В результате сжигания топлива образуется 78% диоксида серы от общего его количества. Углеводороды, опасность появления которых связана с тем, что они являются промежуточными продуктами в процессе образования озона, поступают в атмосферу при сжигании топлива и при переработке нефтепродуктов, кроме того, многие углеводороды выделяются в процессе роста и размножения растений. По оценкам учёных из природных источников во всём мире ежегодно выделяется 117 млн. т. углеводородов, а из антропогенных источников 100 млн. т. Однако углеводороды, присутствующие в атмосфере городов, в основном представляют собой продукты сгорания.
Значительные количества оксидов серы выбрасываются в атмосферу при производстве меди, свинца и цинка из сульфидных руд, а также в процессе очистки нефтепродуктов. Большая часть выбросов SO2 связана со сжиганием топлива в топках для получения необходимого для процесса тепла. Образующиеся газы, содержащие SO2, обычно используются для производства серной кислоты.
Оксиды серы также возникают в процессе производства бумаги и целлюлозной массы в результате сжигания серосодержащих материалов.
Загрязнение атмосферы углеводородами происходит от химических предприятий, нефтеперерабатывающих и металлургических заводов. Углеводороды, выделяются в процессе производства пластмасс, красителей, пищевых добавок, парфюмерных продуктов, смол, пластификаторов, пигментов, пестицидов, а также при переработке каучуков и нефтехимических продуктов.
Среди химических соединений, выбрасываемых в атмосферу, содержится достаточно большое число ядовитых веществ. В настоящее время к опасным загрязняющим веществам относятся пары ртути, винилхлорид и бензол, содержание которых в атмосфере подлежит специальному контролю.
Большое количество ископаемого топлива ежегодно сжигается в топках котельных для получения тепла. Котельные самые крупные потребители самого “грязного” топлива- угля и мазута. Поэтому энергетика по совокупности количества и качества сжигаемого топлива является единственным источником выбросов диоксида серы, а также главным источником дисперсных загрязнителей и оксида азота.
Газообразные загрязнители возникают в процессе горения, а дисперсные - механическая пыль, может выдуваться при разгрузке и транспортировке угля по конвейеру, а также при удалении и складировании топочной золы. Пыление угля происходит в результате ветровой эрозии. Использование природного угля в качестве топлива является более эффективным. Хотя природный газ рассматривается как относительно чистое топливо, при его сгорании также образуются загрязняющие вещества: оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды, дым.
Ещё одним немаловажным источником загрязнения атмосферы является сжигание твёрдых городских отходов. Во всех цивилизованных мирах для этих целей существуют мусоросжигательные печи, от конструкции которых зависят составы выбросов.
Дымовые выбросы состоят из относительно безвредных газообразных продуктов сгорания: диоксида углерода, воды, инертного азота. Но их избыток может привести к образованию шлейфа тумана. Для улавливания дымовых выбросов используют различные фильтры и улавливатели.
Загрязнение окружающей среды выбросами двигателей внутреннего сгорания привлекают всё более пристальное внимание в последние годы из-за возросшей угрозы здоровью человека.
Сравнительная характеристика основных выбросов различных транспортных средств, как источников загрязнения, приведена в табл.2

Транспортное средство	Аэрозоли	Оксиды серы	Оксиды азота	Углеводороды	Оксиды углерода
Автотранспорт	1,1	0,4	6,6	6,4	61,9
Самолёты	0,1	0,0	0,1	0,2	1,0
Железнодорожный транспорт	0,1	0,1	0,7	0,2	0,3
Морской транспорт	0,6	0,3	0,2	0,5	1,5

Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере ведёт к повышению температуры Земли. При увеличении содержания CO2 можно ожидать повышения средней температуры Земли, хотя зависимость между этими параметрами довольно сложная . Было проведено множество модельных исследований по этой проблеме. Судя по их результатам, примерное удвоение содержания CO2 произойдет около 2040 года, в результате чего средняя температура планеты возрастёт на 2 или 3 С. В полярных районах повышение температуры может превысить данное значение в несколько раз. Считается вероятным, что около 2000г. содержание CO2 будет составлять 400млн. ,что вызовет повышение температуры на 1С, причём также с более значительным повышением в полярных областях.
Проблема влияния антропогенной деятельности на изменение температуры всё ещё в стадии обсуждения. Конечно, нельзя сводить это воздействие просто к “Подъёму температуры на термостате”, поскольку глобальное распределение температуры связано с перемещением атмосферных масс, например со штормами в зимнее время.
Содержание водяного пара также может измениться при изменении температуры. Таким образом, конечным результатом изменения концентрации CO2 в атмосфере могут стать сложные климатические процессы, связанные с изменением, как температуры, так и процессов образования осадков.
Ранее предполагалось, что окислы азота, выбрасываемые транспортной авиацией, являются основной причиной разрушения озонового слоя. Однако количественные измерения показали, что этот источник ничтожен по сравнению с естественными. Из продуктов человеческой деятельности наиболее опасными для озонового слоя являются фреоны и подобные им вещества. Они искусственного происхождения и широко применяются в холодильных установках, различных аэрозольных установках.
Озон составляет очень небольшую долю в атмосфере –менее одной миллионной доли и по объёму, и по массе. Основная его часть концентрируется в стратосфере- до 90%. Остальные 10% сосредоточены в нижних слоях атмосферы. Здесь озон уже является очень опасным загрязнителем воздуха. Он действует на дыхательные пути, раздражает глаза, нарушает рост растительности и т.д. концентрация его в воздухе, используемом для дыхания, не должна превышать 150-200 мкг/м^3.
Озон образуется в результате электрических разрядов, но гораздо более важными являются фотохимические реакции с участием веществ-посредников (окислы азота или углеводороды). В больших городах в результате промышленных и автомобильных выбросов, которые взаимодействуют друг с другом и с другими газами, образуются сложные химические соединения, возникает фотохимический смог, имеющий высокую концентрацию озона.
В связи с тем что экологическая роль озонового слоя в глобальном масштабе велика, многие страны приступили к немедленным практическим действиям. Уже в 1978г. США, Канада и Скандинавские страны запретили применение фреонов в аэрозольных баллончиках там, где в этом нет необходимости.
В заключении заметим, что пока наши знания недостаточны, чтобы определить основные причины колебания содержания озона в атмосфере и объяснить его механизм. Поэтому любые прогнозы следует воспринимать как гипотетические.

14.Последствия загрязнения атмосферного воздуха.

Дело в том, что причины возникновения загрязнения и способы предотвращения или снижения уровня загрязнения окружающей природной среды составляют достаточно важную часть в изучении экологии, однако, это не является всем предметом изучения. Одинаково важны с точки зрения использования нашей окружающей среды способы, которые охраняют наследие плодородной почвы, чистый воздух, пресная чистая вода и леса для тех, кто будет жить на нашей планете после нас. Задумайтесь о том, а живут ли счастливо и хорошо в нашем общем доме сейчас, животные, птицы, рыба и насекомые? К сожалению, ответ на этот вопрос будет отрицательным. С тех пор, как давным-давно появились первые древние люди, природа давала человеку все, в чем он нуждался – воздух, для того, чтобы дышать, пищу, для того, чтобы не умереть с голоду, воду, для того, чтобы утолить жажду, дерево, для того, чтобы строить дома и топить очаг. На протяжении многих тысяч лет человек жил в гармонии с окружающей его природной средой и человеку казалось, что природные ресурсы планеты неисчерпаемые. Но вот наступило двадцатое столетие. Как известно, двадцатое столетие стало временем научного и технологического прогресса. Те достижения и открытия, которые смог сделать человек в механизации и автоматизации индустриальных процессов, в химической промышленности, покорение космоса, создание станций, способных вырабатывать ядерную энергию, а также пароходы, которые могли ломать даже самый толстый лед – все это поистине удивительно. С наступлением этой индустриальной революции, отрицательное влияние человека на окружающую среду стало увеличиваться в геометрической прогрессии. Этот индустриальный прогресс стал причиной очень серьезной проблемы. На нашей планете все – почва, воздух и вода стали отравленными. Сегодня, практически во всех уголках планеты, за редким исключением, можно найти города с большим количеством машин, заводов и фабрик. Побочные продукты индустриальной деятельности человека затрагивают всех существ, живущих на планете.

В последнее время очень много говориться о кислотном дожде, глобальном потеплении, истончении озонового слоя планеты. Все эти негативные процессы вызваны тоннами загрязняющих вредных веществ, которые выбрасываются в атмосферный воздух промышленными предприятиями. Вы только представьте себе, каждый год в атмосферный воздух попадает приблизительно тысяча тонн промышленной пыли и других загрязняющих веществ. Большие города страдают от смога, они прямо-таки задыхаются. Ситуация осложняется тем, что в больших городах, как правило, практически нет зелени, деревьев, которые, как известно, являются легкими планеты. Транспорт – это один из главных загрязнителей окружающей природной среды. На сегодняшний день автомобили, с их бензиновыми и дизельными двигателями, стали главными источниками загрязнения атмосферы в промышленных странах. Огромные площади лесов, которые росли в Африке, Южной Америке и Азии, стали уничтожаться, обеспечивая потребности различных отраслей промышленности в Европе и Соединенных штатах Америки. Это очень страшно, потому что уничтожение лесов нарушает кислородный баланс не только в этих странах, но и на всей планете в целом. В результате, практически одноминутно исчезли некоторые разновидности животных, птиц, рыб и растений. Многие из животных, птиц и растений сегодня находятся на гране исчезновения, многие из них внесены в «Красную книгу Природы». Несмотря ни на что, люди до сих пор продолжают убивать животных для того, чтобы некоторые из людей могли носить шубы и меха. Задумайтесь, сегодня мы убиваем животных не ради того, чтобы добить себе пищу и не умереть с голоду, как это делали наши древние предки. Сегодня люди убивают животных ради забавы, ради того, чтобы получить их мех. Некоторые из таких животных, например, лисы, вполне реально подвергаются опасности навсегда исчезнуть с лица нашей планеты. Каждый час несколько видов растений и животных исчезает с лица нашей планеты. Реки и озера высыхают.

Одним из самых ярких примеров отрицательного антропогенного влияния человека является Аральское море, которое стало намного меньше из-за отрицательного воздействия человека. Загрязнение атмосферного воздуха и мировых океанов, истощение озонового слоя и другие возникшие проблемы являются следствием небрежного отношения человека к экологии и окружающей нас среде. Защита окружающей среды стала той проблемой, над решением которой работают ученые всего мира. Должны быть предпринятые самые активные меры для того, чтобы создать международную систему экологической безопасности. На сегодняшний день уже сделано достаточно много шагов для обеспечения экологической безопасности всей планеты. 159 стран, все члены Организации Объединенных Наций, объединились в управление по охране окружающей природной среды. Было проведено достаточно много конференций, на которых обсуждались проблемы экологии, решение которых ни в коем случае нельзя откладывать. В России и большинстве республик бывшего Союза Советских Социалистических республик существуют некоторые территории, на которых состояние окружающей природной среды находится в прямо-таки бедственном положении. Местами бедствия, практически местами экологической катастрофы являются - Аральское море, озеро Байкал, Кузбасс, Семипалатинск и Чернобыль, и это некоторые из подобных, страшных областей. Основным источником загрязнения на данных территориях является радиация. Радиация коварна тем, что её не видно, как, например, пыль, а последствия этого загрязнения поистине чудовищны. Более, чем двадцать лет назад на берегу озера Байкал была построена целлюлозно-бумажная фабрика. В результате практически бесконтрольного загрязнения озера сточными водами, основным поставщиком которых и была целлюлозно-бумажная фабрика, более чем пятьдесят процентов пресной, одной из наиболее чистых вод планеты было потеряно.
Из-за загрязнения изменилась в целом вся экологическая система озера. В 1986 году, атомная станция, расположенная в Чернобыле, это недалеко от Киева, взорвалась. Во время взрыва было выброшено очень опасное радиоактивное облако. Ситуация осложнялась не только наличие такого опасного взрыва, но и того, что из-за преобладающих ветров, были затронуты этим радиоактивным облаком многие страны Европы. Это, а также праведное негодование пострадавших от радиации стран, стало отправной точкой к тому, чтобы сократить изготовление таких смертельных промышленных и военных побочных продуктов. После той страшной катастрофы, которая произошла в Чернобыле, жителей близлежащих городов и деревень должны были быть срочно эвакуированы. Достаточно много людей, которые попали под смертоносное воздействие радиации, умерли, а, также, очень много людей осталось инвалидами. Экологические катастрофы наносят очень большой вред природе и окружающий среде, но больший вред экологические катастрофы причиняют человеку. Человечеству нужно принять верное решение – хочет ли оно жить или умереть.

15.Парниковый эффект: суть, причины, последствия, принимаемые меры защиты.

Парниковый эффект. Некоторые атмосферные газы хорошо пропускают видимый свет и поглощают тепловое излучение планеты, вызывая общее потепление. Парниковый эффект на 50% обусловлен присутствием углекислого газа, 18% вносит метан и 14% фреоны. Увеличение количества СО2 в атмосфере вызвано в основном сжиганием топлива и сведением лесов под распашку, а также интенсивной минерализацией гумуса обширных пахотных земель.

Метан поступает в атмосферу из болотистых районов, от переувлажненных почв рисовых плантаций, от многочисленных скотоводческих хозяйств, при вскрытии угольных месторождений. Метан — один из основных продуктов метаболизма жвачных, придающий характерный острый запах их выделениям. В ХХ в. количество СО2 в атмосфере выросло на 25%, а метана — на 100%, что повысило среднюю температуру на 0,5°С. При такой тенденции в ближайшие 50 лет температура может подняться на 3-5°С. Расчеты показывают, что таяние полярных льдов приведет к повышению уровня мирового океана на 0,5-1,5 м. В Египте окажутся затопленными 20-30% плодородных земель дельты Нила, под угрозой окажутся прибрежные селения и крупные города Китая, Индии и США. Общее количество осадков увеличится, но в центральных частях материков климат может стать более засушливым и пагубным для урожая, прежде всего зерновых и риса (для 60% населения Азии рис — основной продукт).

Таким образом, даже небольшие изменения в газовом составе атмосферы опасны для природных экосистем.

16.Озоновый слой: значение,состав,возможные причины его разрушения, принимаемые меры защиты.

Термосфера, магнитосфера. Тропосферы 4/5 массы атмосферы.

Озоновый слой – 40 тон. 6500 раз ослабляет ультра-фиолетовое излучение.

Причины разрушения O3 озонового слоя: (1) Cl2 природное извержение, антропогенный фактор. ClFCH – фреоны, CH4FxClx-1. Одна молекула Cl2 разрушает 100000 молекул O3. (2) NO2, NxOy. Разложение азотных удобрений. выхлопные газы ракет, машин, ядерные взрывы в атмосфере, 1 молекула NO2=10 молекул O3. (3) H2.

Роль азона:

Защита от УФ.

Разрушение загрязнителей 3CO+O33CO2

Вредное действие азон оказывает в нижних слоях атмосферы: 0,000001 – доля полезного действия; 0,000001-0,000005 вредное вещество; больше 0,000005 ядовитое вещество (разрушение гемоглабина).

Проблема озона имеет 2 аспекта: разрушение в верхних слоях (озоновый экран) и увеличение концентрации в околоземном пространстве. Озоновый экран располагается у полюсов 9-30 км, и у экватора на 18-32 км. Было замечено что содержание озона уменьшилось. Наиболее значительная потеря озона наблюдается над Антарктидой. Его уменьшилось на 40-50%. Пространство, в пределах которого регулируется уменьшение концентрации озона назыв. озоновая дыра. Размер дыры увелич. на 4 % в год. Основным фактором разрушающим озон яв. фреоны. Наиболее интенсивно озоновый слой нарушается весной из-за низких температур и повышенной облачности зимой способствует высвобождению хлора из фреонов, а хлор действует на озон весной, когда температура повышается. Другие причины разрушения озонового слоя называют вырубку лесов. Загрязнения разрушают озоновый слой.

17.Кислотные дожди:причины, механизм возникновения, влияние на растительный и животный мир, строения.

Кислотные дожди — осадки, кислотность которых выше нормальной. Связаны с выбросами в атмосферу сернистого газа, сероводорода, окисла и диокисла азота, углекислого газа. Антропогенным источником SO₂ является процесс сжигания ископаемого топлива. Происходят реакции: SO2+H2O=H2SO3+Q; H2SO3+O=H2SO4 или SO2+NO2+H2O=H2SO4+NO. Негативное воздействие: подкисление озер и рек, деградация лесов, вымывание биогенов из почвы, влияние на людей и изделия.

Двуокись серы – основной загрязнитель, и из-за него появ. кислотные осадки. Они действуют на почву. Водные экосистемы, растения, пямятники, строения и др. на почву кислотные осадки действуют отрицательно. Т.к. она и так кислая, так еще и осадками подкисляться. В почве резко увеличивается растворимость минералов, из них высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит. Кис. осадки повышают подвижность тяжелых металлов (свинца, ртути). Кис. осадки проникают в грунтовые воды, а затем в водоемы и водопроводную сеть. Питьевая вода ухудшается. Попадаю в водные источники, кислые осадки повышают кислотность и жесткость воды.

18.Смоги: виды, механизм образования, влияние на здоровье людей.

Смог — любое видимое загрязнение воздуха, обычно в сочетании дыма, влаги и пыли. Различают смог лондонского типа (влажный), и лос-анджелесского типа (сухой или фотохимический); второй содержит продукты разложения загрязняющих веществ солнечными лучами. Первый тип наблюдается при пасмурной, туманной погоде, способствующей возрастанию концентрации сернистого ангидрида и трансформации его в аэрозоль серной кислоты; симптомы: удушье, резь в глазах, тошнота. Механизм образования фотохимического тумана: молекулы NxOy, содержащиеся в выхлопных газах, возбуждаются за счет энергии ультрафиолета, затем реагируют с кислородом, образуя озон; последний, реагируя с углеводородом выхлопов или выбросов нефтехимии, образует фотооксиданты, которые, накапливаясь при ясной безветренной погоде на улицах города, всячески вредят; симптомы: раздражение глаз, верхних дыхательных путей; понижается видимость, повреждаются зеленые насаждения, поверхность зданий.

19.Особая роль транспорта в химическом и акустическом загрязнении атмосферы и меры защиты от него.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя - источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4 - 5 раз.

Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 - 3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине:

Содержание свинца в бензине, г/л…………0,15 0,20 0,25 0,50

Концентрация свинца в воздухе, мкг/м3…..0,40 0,50 0,55 1,00

Доля участия автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного воздуха крупных городов мира составляет, %:

Оксид углерода Оксиды Азота Углеводороды

Москва 96,3 32,6 64,4

Санкт-Петербург 88,1 31,7 79

Токио 99 33 95

Нью-Йорк 97 31 63

В некоторых городах концентрация СО в течении коротких периодов достигает 200 мг/м3 и более, при нормативных значениях максимально допустимых разовых концентраций 40 мг/м3 (США) и 10 мг/м3 (Россия).

В Московской области ОГ (отработанные газы автомобилей) CO,CH, CnHm - создают смог, и высокое давление приводит к тому, что дым горевших торфяников стелется по земле, не уходит вверх, суммируется с ОГ, в результате ПДК в сотни раз превышает допустимую норму.

Это приводит к развитию широкого спектра заболеваний (бронхиты, пневмонии, бронхиальная астма, сердечная недостаточность, инсульты, язвы желудка, через который эти газы выделяются…) и увеличению смертности людей с ослабленным иммунитетом. Особенно трудно приходится детям6 бронхиты, бронхиальная астма, кашель, у новорожденных нарушение генных структур организма и неизлечимые болезни, в итоге увеличение детской смертности на 10% в год.

У здоровых людей организм справляется с отравленным воздухом, но на это уходит так много физиологических сил, что в результате все эти люди теряют работоспособность, производительность труда падает, а мозг работает совсем плохо.

Для уменьшения скольжения при езде автомобилей зимой улицы посыпают солью, создавая при этом невероятную грязь и лужи. Эта грязь и сырость переносится в троллейбусы и автобусы, в метро и переходы, подъезды и квартиры, обувь от этого портится, засоление почвы и рек убивает все живое, губит деревья и травы, рыба и вся водяная живность- разрушается экология.

В России на 1 км автомобильных дорог приходится от 2 до 7 га. При это не только изымаются сельскохозяйственные, лесные и другие земли, но и происходит расчленение территории на отдельные замкнутые участки, что нарушает обитания популяций диких животных.

Около 2млр тонн нефти потребляет автомобильный и дизельный транспорт6 автомобили, трактора, суда, комбайны танки, самолеты.

Разве это не безумие, 2млр тонн нефти выбрасывать на ветер и только 39млн тонн использовать для перевозки грузов. При этом , например, в США нефть закончится через 10 лет, через 20 лет останется военный резерв через 30 лет черное золото будет стоить дороже желтого.

Если не изменить расход нефти , то через 40 лет не останется ни капли. Без нефти цивилизация погибнет, не достигнув зрелого возраста, способности возродить цивилизацию в другом месте.

Меры предпринимаемые в России для уменьшения отрицательного влияния автотранспорта на окружающую среду :

Принимаются меры для улучшения качества отечественного автомобильного топлива: растет выпуск высокооктанового бензина российскими заводами, организовано производство экологически более чистого бензина в АО «Московский нефтеперерабатывающий завод». Однако импорт этилированных бензинов сохраняется. В результате в атмосферу от автотранспорта поступает меньше свинца.

Существующее законодательство не позволяет ограничить ввоз в страну старых автомобилей с низким эксплуатационными характеристиками, и количество иномарок с большим сроком службы, не отвечающих нормам государственных стандартов.

Контроль за соблюдением экологических требований при эксплуатации автотранспорта осуществляют региональные отделения Российской транспортной инспекции Минтранса в тесном взаимодействии с Госкомэкологии России. В ходе широкомасштабной операции « Чистый воздух», в которой приняли участие все отделения Ространсинспекции, установлено, что практически во всех субъектах РФ доля автомобилей, эксплуатируемых с превышением действующих нормативов по токсичности и в отдельных регионах достигает 40%. По предложению отделений Ространсинспекции на большинстве территорий субъектов РФ введены талоны токсичности для автомобилей.

В последние годы, несмотря на рост числа автомобилей, в Москве наметилась тенденция стабилизации объема выбросов вредных веществ. Основные факторы, позволяющие поддерживать такую ситуацию внедрение католических нейтрализаторов отработавших газов; ввод в действие обязательного экологического сертифицирования автомобилей, принадлежащих юридическим лицам; существенное улучшение топлива на АЗС.

В целях снижения загрязнения окружающей среды продолжается перевод предприятий дорожного хозяйства с жидкого топлива на газ. Принимаются меры для улучшения экологической ситуации в районах размещения асфальтобетонных заводов и асфальтосмесительнх установок6 модернизируется очистное оборудование, совершенствуются мазутные горелки.

3. Акустическое загрязнение

3.1 Физика шума

Определение.

Шум - беспорядочное сочетание различных по уровню и частоте звуков.

Основной параметр измерения шума - интенсивность звукового давления (сила звука или громкость).

Стандартная единица измерения интенсивности звукового давления 1 дБ - минимальный звук, слышимый средним человеком.

Шкала децибел является логарифмической, т.е. источник звука в 70 дБ в 10 раз громче источника в 60 дБ и в 100 раз громче звука в 50 дБ. Акустическое загрязнение наиболее интенсивно в промышленных зонах, где тяжелое оборудование, моторизированные и авиатранспортные средства имеют высокую концентрацию. Общее акустическое загрязнение в мире увеличивается примерно на 1 дБ в год начиная с 1980-х.

Пример:

Реактивный самолет - до 120 дБ

Рок-концерт - 110 дБ

Тяжелый грузовик - 90 дБ на расстоянии 15 м

Груженый поезд - 75 дБ на расстоянии 15 м

Автомагистраль - 65-80 дБ в зависимости от времени суток, плотности транспортного потока и типа покрытия.

Средний фоновый шум в типичном доме сегодня 40-50 дБ.

3.2 Влияние шума на здоровье человека

Наиболее заметное физиологическое влияние шум оказывает на здоровье. Это воздействие может быть временным или постоянным и вызывать нарушение нормальной деятельности или просто общее раздражение. Эффект варьируется в зависимости от:

индивидуальной чувствительности организма

длительности воздействия

природы шума и его громкости

постоянности уровня шума

Табл.2 Пороги воздействия шума

Шумовой порог

Уровень шума

Результаты воздействия

Средний индивидуальный порог воздействия шума

воздействие 75 - 80 дБ в течение нескольких часов

Временная потеря звуковой чувствительности на несколько часов

Средний болевой порог шума, способный причинить физическую боль

кратковременное воздействие

130 - 140 дБ

Постоянная потеря звуковой чувствительности или частичная потеря слуха

Высший уровень шума

одиночный звук

>150дБ

Травматическая потеря слуха и повреждение внутреннего уха.

Повседневное влияние шума на человека: повышенная раздражительность, сниженная производительность, головные боли, повышение активности язвенных заболеваний, утомление, аллергии

20.Органические загрязненности атмосферы: ПДК СС, ПДК м.р., ПДК р.з., при совместном присутствии нескольких загрязняющих в-в.

Нормирование примесей в атмосфере

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является их концентрация, т.е. масса вещества в единице объема воздуха при нормальных условиях (0 °С, 101,3 кПа). Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия вещества на человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

Максимальная концентрация вредных веществ, не оказывающая вредного воздействия на здоровье человека, называется предельно допустимой концентрацией (ПДК).

Содержание примесей в воздухе нормируется отдельно для рабочей зоны и для населенных мест.

ПДКр.з. рабочей зоны (мг/м3) - предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, которая при ежедневной работе в пределах 8 часов в течение всего рабочего стажа не может вызывать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, непосредственно в процессе работы или в отдаленные сроки.

ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе - это такие концентрации, воздействие которых на организм человека периодически или в течение всей жизни прямо или косвенно через экологические системы не приводит к возникновению заболеваний. Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий, для населенных мест устанавливаются два вида предельно допустимых концентраций: ПДКм.р. максимальная разовая и ПДКСС среднесуточная,

ПДКм.р. максимальная разовая (мг/м3) -- концентрация вещества в воздухе населенных мест, которая при вдыхании в течение 20 мин. вызывает рефлекторных реакций в организме человека.

ПДКс.с. среднесуточная (мг/м3) - концентрация вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании.

ПДКс.с. среднесуточная устанавливается для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного или другого влияния вещества на организм человека.
Современные условия характеризуются одновременным загрязнением атмосферы множеством различных загрязнителей. В некоторых случаях совместно действующие вещества способны взаимно усиливать вредное действие друг друга. Такое явление называется эффектом суммации. Эффектом суммации обладают ацетон и фенол, формальдегид и соляная кислота, угарный газ и нитросоединения и др.
В крупных промышленных центрах, где сосредоточено много предприятий, соблюдение лишь нормативов ПДК недостаточно для сохранения качества воздуха, Если каждый объект хозяйственной деятельности будет выбрасывать в атмосферу загрязняющие вещества в количествах, близких к верхнему пределу этих норм, суммарный эффект загрязнения атмосферы окажется значительно выше допустимого. Поэтому в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого действующего или проектируемого источника загрязнения устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ в атмосферу.


21.ПДВ (предельно допустимый выброс): определение(суть), принципы разработки и установления нормативов.

Предельно допустимые выбросы (ПДВ) - это норматив выброса вредного загрязняющего вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы и др. экологических нормативов.

Проект ПДВ разрабатывается во исполнение Закона РФ “Об охране атмосферного воздуха” в соответствии с “Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий” ОНД-86, Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий СН-244, ГОСТом 17.2.3.02-78 и др. нормативно-правовыми и методическими документами.

Основной задачей проекта нормативов ПДВ является разработка оптимальных мероприятий по защите атмосферного воздуха, обеспечивающих снижение приземных концентраций вредных веществ в жилой зоне до нормируемых величин.

В качестве исходных данных используются результаты инвентаризации источников выбросов.

Этапы разработки проекта нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ):

Определение требуемых допустимых выбросов от источников, при которых суммарные приземные концентрации от выбросов предприятий с учетом его развития и влияния перспективного фонового загрязнения не будут превышать ПДК;

Установление для каждого источника вредных выделений и предприятия в целом величин ПДВ и ВСВ с учетом существующего положения;

Компьютерный расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, выполняемый с использованием программных средств, согласованных с МПР России;

Разработка мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ путем совершенствования технологических процессов, применения менее токсичных материалов, оснащение источников загрязнения ГОУ;

Разработка плана мероприятий по снижению выбросов в периоды неблагоприятных метеорологических условий (НМУ);

Составление плана-графика ведомственного контроля соблюдения нормативов ПДВ;

Оформление результатов работы в соответствии с “Рекомендациями по содержанию и оформлению проектов ПДВ для предприятий”;

Согласование проекта ПДВ в территориальном Управлении Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по г. Москве (или Московской области), получение Разрешения на выброс загрязняющих веществ в Управлении по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по г. Москве (или Московской области).

Срок разработки проекта нормативов предельно допустимых выбросов (проект ПДВ) может составлять от 1 до 6 месяцев в зависимости от сложности работ, типа и расположения объекта.

22. Основные методы борьбы с загрязненностью атмосферы.

Безотходная технология - технология, подразумевающая наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии в производстве, обеспечивающее защиту окружающей среды.

Принципы безотходной технологии

Системный подход

Комплексное использование ресурсов

Цикличность материальных потоков

Ограничение воздействия на окружающую среду

Рациональная организация

Безотходная технология в энергетике

Твёрдое и жидкое топливо при сжигании используются не полностью, а также образуют вредные продукты. Существует методика сжигания топлива в кипящем слое, которая более эффективна и экологически безопасна. Газовые выбросы необходимо очищать от оксидов серы и азота, а золу, образующуюся как результат фильтрации, использовать при производстве строительных материалов.

Безотходная технология в металлургии

Необходимо широкое использование твёрдых, жидких и газообразных отходов чёрной и цветной металлургии вместе с одновременным снижением выбросов и сбросов вредных веществ. В цветной металлургии перспективно применение метода плавки в жидкой ванне, требующее меньших затрат энергии и вызывающее меньший объём выбросов. Получаемые же в результате серосодержащие газы могут использоваться в производстве серной кислоты и элементарной серы.

Принципы работы пылеулавливающих аппаратов основаны на использовании различных механизмов осаждения частиц: гратационном осаждении, осаждении под действием центробежной силы, диффузионном осаждении, электрическом (ионизационом) осаждении и некоторых других. По способу улавливай пыли аппараты бывают сухой, мокрой и электрической основной критерий выбора типа оборудования физикохимические свойства пыли, степень очистки, параметры газового потока (скорость поступления). Для газов, содержащих горючие и ядовятые примеси, лучше использовать аппараты мокрой очистки.

2. Каталитический метод.

Каталитический способ очистки воздуха представляет собой глубокое окисление продуктов коверсии, образовавшихся в результате прохождения воздуха через плазмохимический реактор. В данном способе применяется низкотемпературный катализатор, который, благодаря плазмохимической ступени, начинает эффективно работать в диапазоне температур от 20 до 50 град.C .

Плазмокаталитическая технология очистки воздуха от газообразных вредных веществ уникальна, потому что позволяет производить глубокую газоочистку всего комплекса токсичных соединений до CO2 и H2O начиная с низких температур. Кроме того, технология уникальна тем, что одновременно с газоочисткой происходит подавление болезнетворной микрофлоры воздуха.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) - специально выделенная территория между промышленными предприятиями и близлежащими жилыми или общественными зданиями. Санитарно-защитная зона (СЗЗ) создается с целью защиты населения от влияния вредных производственных факторов (шум, пыль, газообразные и другие вредные выбросы, содержащие промышленные загрязнения).

Размер санитарно-защитной зоны (СЗЗ) может составлять от 50 до 1000 м и устанавливается в зависимости от того, к какому классу принадлежит предприятие. Все предприятия разделяются по действующему законодательству на пять классов в зависимости от степени вредности выделяемых в атмосферу промышленных выбросов, совершенства технологических процессов на предприятии, наличия очистных сооружений.

23. Гидросфера: границы, роль в развитии жизни на Земле, состав, современный водный баланс планеты, откуда появилась вода?

Гидросфера — водная оболочка Земли; масса (1,5-2,5)*10¹⁸ тонн; находится в виде паров и облаков, океанов и морей (91,3% массы), ледников, подземных вод. Вода в природных условиях всегда содержит растворенные соли, газы, органические вещества. При концентрации солей до 1г/кг вода считается пресной, до 25 г/кг – солоноватой, более 25 г/кг – соленой. В пресных водах обычно преобладают ионы HCO3(-), Ca(2+), Mg(2+). По мере роста минерализации увеличивается концентрация SO4(-), Cl(-), Na(+), K(+). Пресная вода — 1% от общей массы.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органических свойств, увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Загрязнители:

химические. В этом виде участвуют все виды промышленного, с/х производства, транспорт. Представляет собой изменение естественных химических свойств воды из-за увеличения в ней вредных примесей как неорганической. (кислоты, щелочи, соли, нефтепродукты, пестициды, диоксины, тяжелые металлы, фенолы, аммонийный и нитритный азот)

биологические. Вызывается микроорганизмами и способными к брожению органическими веществами, приводит к бактериологическому заражению. (вирусы, бактерии, другие болезнетворные организмы, водоросли, дрожжевые и плесневые грибы)

физические. Связано со сбросом тепла в воду, что приводит к потрясению всего биоценоза водоемов. Источником служат подогретые сбросные воды ТЭЦ и промышленности; повышение температуры изменяет естественные условия для водных организмов, снижает количество растворенного кислорода, изменяет скорость обмена веществ. Также к физическому загрязнению относятся радиоактивное загрязнение вод, попадание различных взвесей в водные системы. (радиоактивные элементы, взвешенные твердые частицы, тепло, органолептические (цвет, запах), шлам, песок, ил, глина)

Загрязнители:

Целлюлозно-бумажный комплекс, деревообработка: органические вещества (смолы, жиры, лигнины, фенол), аммонийный азот, сульфаты, вывешенные вещества.

Нефтегазодобыча: нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийный азот, сульфиды.

Машиностроение, металлообработка, металлургия: тяжелые металлы, взвешенные вещества, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, смолы, фенолы, фотореагенты.

Химическая, нефтехимическая промышленность: фенолы, нефтепродукты, СПАВ, полициклические ароматические углеводороды, бензапирен, взвешенные вещества.

Горнодобывающая, угольная: флотореагенты, минеральные взвешенные вещества, фенолы.

Легкая, текстильная, пищевая: СПАВ, нефтепродукты, органические красители, органические вещества.

Более половины (56%) воды, используемой в хозяйстве, возвращается в природную среду в виде загрязненных сточных вод. Основную ответственность за загрязнение природных вод несут: машиностроение, включая судостроение и судоремонт (39% от общего поступления загрязняющих веществ), коммунальное хозяйство (37%), цветная металлургия (7%) и сельское хозяйство (8% без учета смывов пестицидов и минеральных удобрений).

Водоемы значительно загрязняются при сбросе сточных вод, содержащих большое количество органического вещества. В таких водах быстро размножаются грибы и бактерии, что приводит к изменению структуры животного сообщества и к уменьшению содержания растворенного в воде кислорода. Биологическое потребление кислорода (БПК) является одним из важнейших критериев уровня загрязнения водоема органическими веществами. Он определяет количество кислорода, необходимое для разложения органических загрязняющих веществ.

24.Причины дефицита воды на планете. Возможные методы преодоления кризиса.

Проблема исчерпаемости воды: из 35 млн км³ пресной воды около 70% сосредоточено в ледниках и вечных снегах. Эти воды практически не потребляются человеком. Не используются также почвенные воды. Ограниченно используются воды болот. подземные воды не используются, но они очень долго очищаются. Реки быстро обновляются. Загрязнение воды. Загрязнению подвержены все категории вод: океанические, подземные, реки. Качество воды стало влиять на здоровье населения. Много народу болеет от плохой воды. Все воды содержат в-ва: кальций, натрий, хлор, калий. Состав воды близок к крови человека и животных. Это, наверное, и яв. подтверждение, что жизнь зародилась в воде. Для оценки качеств вод используются предельно допустимые концентрации (ПДК). Кроме химических, при оценке качества питьевой воды используются бактериологические и органолептические критерии. Так оценивается сколько бактерий находится в воде, оно не должно превышать 100 в одном миллилитре воды и через кол-во бактерий группы кишечной палочки. К органическим показателям относятся запах, цвет и мутность, привкус. Важный показатель качества вод – наличие в них кислорода. Из-за этого зависит способность к самоочищению. Под БПК понимают кол-во кислорода, которое расходуется для разложения содержащихся в воде в-в, способных участвовать в биохимических процессах. Различают первичные и вторичные загрязнения вод. Первичные – связаны с поступлением в воду различных в-в. Вторичные- обычно яв. следствием цепных реакций, протекающих под действием первичных загрязнений. Источники загрязения вод яв. смыв минеральных удобрений, кислые осадки, моющие средства, животноводческие комплексы, бытовые стирки. Вред наносит тепловое загрязнение. Источником яв. электростанции. Опасным загрязнителем считается нефть. Водопользлвание как источник загрязнения. Сплав леса, движение водного транспорта, водохранилища Эвтрофикация - обогащение вод биогенными элементами, особенно азотом и фосфором.

Пути решения проблемы дефицита воды. используются мероприятия такие как: использование водосберегающих технологий;- многократное использование воды; - раздельная подача воды (раздельные краны).

Годовой сток всех рек 40.000 км³. годовой сток Волги 250км³. часть воды теряется, когда мы ее используем.

25.Основные показатели качества природных вод, их сущность и влияние на жизнь водоемов.

Показатели качества воды

Природные воды отличаются разнообразием примесей, количество и состав которых зависит от условий формирования водного источника и состояния его охраны. Различают физические, химические, и микробиологические свойства воды.

Температура воды.

Наиболее стабильную температуру имеют воды подземных источников. Как правило 5-10°С. Температура воды в водоемах зависит от времени года, климата, условий питания, сброса сточных вод и других факторов.

Взвешенные вещества

Представляют собой частицы размерами от 100мкм до 1мм. Основной их особенностью является способность выделяться из воды под действием силы тяжести (осаждаться). Взвеси задерживаются при фильтровании воды через бумажные фильтры. О количестве взвеси в воде судят по увеличению массы фильтра. Точное количественное определения взвешенных веществ весовым способом отнимает много времени, поэтому при проведении экспресс- анализов о содержании взвешенных веществ судят по прозрачности и мутности воды.

Прозрачность.

Характеризуется максимальной высотой столба воды, через которую виден крест с толщиной линии 1мм или определенного размера шрифт. Прозрачность выражают в сантиметрах "по шрифту" или "по кресту".

Мутность.

Определяют в лабораторных условиях мутномером, нефелометром-калориметром или фотометрическим путем. Выражается в (мг/л). В отличии от подземных, вода поверхностных источников отличается большим разнообразием взвешенных и коллоидных частиц как по качественному, так и по количественному составу. Свойства взвеси зависят от условий питания, скорости течения и степени размываемости берегов. В зависимости от количества взвешенных частиц, воды поверхностных источников подразделяются на маломутные- до 50мг/л, средней мутности - от 50 до 250 мг/л, мутные - от250 до 2500 мг/л, высокомутные - более 2500 мг/л.

Цветность воды.

Чистые природные воды обычно бесцветны или имеют голубоватый оттенок. Вода, загрязненная органическими веществами в результате вымывания из почв и торфиников, приобретает желтый или коричневый цвет. Эти органические вещества принято объединять под общим названием гумусовые. Окраску природным водам придают в основном органические коллоидные соединения. Цветность вод подземных источников зависит от содержания закисного железа, соединений серы, марганца и других элементов. Иногда вода приобретает несвойственный ей цвет из-за сброса в водоем неочищенных сточных вод. Цветность измеряют в градусах платиново-кобальтовой шкалы путем сравнения цвета исследуемой воды с эталонными растворами. Природные воды по цветности подразделяются на малоцветные с цветностью до 35 град и цветные - более 35 град.

Привкусы и запахи воды.

Органолептические свойства воды поверхностных источников имеют главным образом биологическое происхождение, как результат жизнедеятельности и отмирания водных растений, плесневелых грибов, пленочных бактерий, а также, как следствие, при "цветении" воды. Загрязнение водоемов бытовыми, промышленными сточными водами, содержащими ароматические углеводороды, спирты, фенолы, альдегиды и прочие органические вещества, ухудшают органолептические свойства воды. С запахом тесно связан и вкус воды. Как правило, вещества, изменяющие запах воды, придают ей вкус или привкус. Кислый вкус вызывается органическими кислотами: яблочной, щавелевой, муравьиной, винной и др. Сладкий и горький привкусы обусловливаются наличием в воде низкомолекулярных органических соединений. Наиболее распространенной причиной ухудшения органолептических свойств подземной воды является присутствие в ней повышенных концентраций сероводорода, железа, марганца, сульфатов и хлоридов. Например, при содержании железа более 1 мг/л вода приобретает затхлый запах и неприятный вкус.. Соленый вкус в большинстве случаев вызывается растворенными солями.

26.Классификация природных водоемов.

ТРОФИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ (ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМОВ) – (от греч. trophe – питание, пища), разделение водоемов или их отдельных участков по степени кормности (трофности), в зависимости от уровня их первичной продукции. Классификация была введена в 20-х годах XX века применительно к озерам, но затем ее распространили и на другие водоемы, включая моря. Выделяют 4 основных типа водоемов: олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные и дистрофные (см.). Отнесение вод к определенному трофическому типу производится не только по величине первичной продукции, но и на основании других показателей: численности и биомассы фитопланктона, количества биогенных веществ, содержания хлорофилла в водоеме. Иногда водоемы классифицируют по составу доминирующих форм гидробионтов (например, выделяют диатомовые, хирономусные, форелевые, карасевые и др. типы водоемов). Границы между отдельными типами водоемов условны, так как они могут менять трофический тип в ходе естественного развития и под влиянием человека.

Реки подразделяются на малые, средние и большие. Примерные классификационные признаки рек приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1. Классификация городских рек по размеру.


* В маловодный период года. В период паводков расходы воды, скорость течения и

колебания уровня существенно увеличиваются, особенно в горных районах.
Водоемы по размеру подразделяются на 4 категории. Примерные классификационные признаки водоемов приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2. Классификация водоемов по морфометрическим параметрам.


По функциональному назначению городские водоемы делятся в основном на природные, природно-рекреационные, рекреационные для купания, декоративные, технические (пруды-регуляторы, отстойники). Принадлежность к тому или другому виду использования водоема определяется его местоположением в городе (природные комплексы, селитебная территория), происхождением (природные, искусственные), степенью проточности, водообменом, качественным составом. При многофункциональном использовании определяется главный вид водопользования, в соответствии с которым к водоему предъявляются требования по качественному составу воды.

Моря

Они относятся к открытому типу, закрытому и территориальному. Эстуарии рек, впадающих в моря, классифицируются по преобладающему гидрологическому режиму: стоковые, приливно-отливные, сгонно-нагонные, и по колебаниям уровня: до 0,5 м - малые, от 0,5 до 1 м - средние, свыше 1 м- большие.

Водные объекты в пределах городской черты служат градообразующим фактором. Вдоль них и вокруг формируются жилые кварталы, строится ориентация улиц и проездов. Городские водоемы и водотоки имеют эстетическое значение и используются для рекреации. На судоходных реках и каналах, в приморских городах в пределах городской черты располагаются порты.