Основы экологии. 1. Основные понятия (термины) экологии. Системность Основным понятием в экологии является "экосистема"
 Скачать 116.69 Kb.
|
|
Красные книги. Одной из мер привлечения внимания людей к экологическим проблемам, сохранению биологического разнообразия являются Красные книги. Существует Красная книга всей планеты. В рамках отдельных государств - региональные Красные книги. Составляются также красные книги отдельно для растений. В Красные книги заносятся редкие и находящиеся под угрозой исчезновения организмы. Обычно указывается их примерная численность и причины ее сокращения, ареалы в прошлом и в настоящее время, необходимые меры для охраны. Особо охраняемые объекты или территории - это участки биосферы, полностью или частично исключенные из хозяйственного использования. К категориям охраняемых территорий в России относятся заповедники, заказники, национальные парки, биосферные заповедники, особо ценные объекты. Заповедниками называются территории, совершенно изъятые из хозяйственного использования. Ограничено их посещение, туризм. Биосферные заповедники - это заповедники, которые имеют международный статус и используются для наблюдения за изменением биосферных процессов. Сейчас биосферные заповедники выделены на территориях более 60 стран мира, количество их превышает 300. На территории России в 1991 г. было 75 заповедников. В национальных парках выделяют заповедную, рекреационную и хозяйственную зоны. В мире сейчас более 2300 национальных парков. Территории с менее строгим режимом охраны - заказники. В них ограничена хозяйственная деятельность с целью охраны одного или нескольких видов живых существ. В России более 1,5 тыс. заказников. На долю всех охраняемых объектов в России приходится примерно 10 % территории. 38. Экологический мониторинг Мониторинг - слежение за какими - либо объектами или явлениями. Экологический мониторинг - наблюдение и прогноз состояния природной среды, оценка ее изменений под влиянием деятельности человека. Полученные данные используют для ликвидации или уменьшения возможности возникновения негативных экологических ситуаций, охраны природных объектов, сохранения среды, здоровья людей. Виды экологического мониторинга. 1. По территориальному признаку: локальный, региональный и глобальный виды мониторинга. 2. По методам наблюдения: космический, авиационный, наземный. 3. По методам исследований физический, химический, биологический. Наблюдения из космоса позволяют составить представление об изменениях в биосфере, которые при других методах нельзя выявить, о степени загрязнения океана, других водных объектов, выявить характер загрязнения (нефтяная пленка, моющие вещества и т. п.). Наблюдения такого типа используют для выявления некоторых катастрофических явлений (например, оползней, пожаров и т. п.). Авиационные наблюдения ориентированы в отличие от космических на региональные или локальные явления. Наземный мониторинг проводят для двух целей: 1) Для уточнения данных, полученных при космических или авиационных наблюдениях; 2) наблюдений, которые не могут быть выполнены иными методами (определение химических характеристик приземного слоя воздуха, почв). При наземном мониторинге часто используют биологические методы наблюдений, растения, которые наиболее чувствительны к отдельным воздействиям. Эти виды называют биоиндикаторами. Для биологических наблюдений применяют также концентрационную функцию живых организмов - способность их к накоплению некоторых загрязнителей. Анализ этого материала дает возможность выявить такие загрязняющие вещества, которые трудно определить другими методами из-за малого их содержания в среде. Вместе с наблюдениями за растениями - индикаторами в естественных условиях часто используется метод экспозиции некоторых растений-индикаторов в городах, на промышленных предприятиях, в помещениях и т. п. Растения - индикаторы и загрязняющие вещества: лишайники, мхи - тяжелые металлы; слива, фасоль обыкновенная - диоксид серы; ель, люцерна - фтористый водород; береза бородавчатая, земляника - аммиак; подсолнечник, конский каштан - сероводород; шпинат, горох - фотохимический смог; соя, недотрога обыкновенная - углеводороды. 39. Экологические проблемы городов и поселений К числу наиболее значительных явлений современности, определяющих характерные экологические проблемы, относят быстрый рост городов и численности городского населения. Сегодня доля городского населения планеты составляет примерно 45 % (2,5 млрд человек). Интенсивно увеличивается количество городов-мегаполисов В 1950 г. их было три (Нью-Йорк, Лондон, Шанхай), сейчас более 20. Население Мехико - 15 млн человек, а по некоторым прогнозам к 2010 г. оно увеличится до 30 млн. Предположительно к 2020 г. под городскими застройками в мире будет находиться около 40 % суши. Города - это творения человека, адаптация к которым связана со значительными издержками для здоровья людей. Загрязнение атмосферного воздуха. В крупных городах до 60-80 % загрязнений атмосферного воздуха приходится на автотранспорт. В среднем один автомобиль в городе за год выбрасывает примерно 200 кг окиси углерода, 40 кг углеводородов, 60 кг окислов азота, 3 кг металлической пыли, 2 кг двуокиси серы. Смог - это результат комплексного действия разных загрязнителей Ранее под ним понимали смесь пылевых частиц и капель тумана. Сейчас термин имеет более широкое значение. Различают три типа смога. 1. Лондонский (или влажный) смог - смесь пылевидных частиц (сажи, золы), тумана и некоторых химических загрязнителей. Он обычно образуется при 0°С и безветренной погоде. При этом концентрация вредных веществ в приземном слое быстро достигает опасных для здоровья человека значений. Смог поражает органы дыхания, нарушает кровообращение. 2. Ледяной (или аляскинский) смог. Он образуется чаще при отрицательных температурах и малом количестве солнечной радиации. Действие его аналогично лондонскому. 3. Лос-анджелесский (или фотохимический) смог - следствие вторичного загрязнения воздуха под воздействием фотохимических реакций. Обязательное условие для его формирования - наличие загрязняющих веществ, температурная инверсия и значительное количество солнечной радиации. Это явление типично для субтропиков. Пылевые загрязнения являются также продуктом городской среды. Воздух среднего города имеет концентрацию пыли в 150 раз большую, чем воздух над океаном, и в 15 раз, чем воздух в сельской местности. Шумы. Чрезмерный шум приводит к головным болям, бессоннице, повреждению органов слуха, нервным расстройствам, сужению кровеносных сосудов и увеличению артериального давления. Он также вызывает или усиливает стрессовые явления, стимулирует агрессивность, ведет к сокращению продолжительности жизни. 40. Города и проблемы катастроф Скученность населения в городах приводит к большей, чем в сельской местности, гибели людей при катастрофах, в частности землетрясениях. Мегаполисы зачастую сами провоцируют катастрофические явления из-за сильного влияния на природную среду. Величина ущерба от катастроф каждый год увеличивается на 6 %. Прослеживается очень четкая закономерность: чем ниже социально-экономический и технический уровень развития городов, тем вероятность гибели людей при катастрофах больше. Так, например, в городах Азии по отношению к общей численности населения гибель в два раза выше, чем в Европе. Сейчас от катастроф на планете ежегодно погибает около 250 тыс. человек, а ущерб от катастроф - около 40 млрд долларов ежегодно. Несмотря на рост защищенности населения от катастроф, урон от них не снижается. Одной из главных причин этого является рост катастроф, вызванных техногенными явлениями, связанными с городами или непосредственно, или косвенно. Причины катастроф. 1. Опускание территорий и подтопление. Эти явления часто ведут к просадке грунта, разрушению зданий. Например, в Токио из - за откачек подземных вод наблюдалось опускание земной поверхности на 4,5 м за 50 лет. В Мехико просадки грунтов доходили до 9 м. В Калифорнии опускание местности происходит на 30-70 см в год из-за добычи нефти и газа. Часто наблюдается подтопление городских территорий. В России это явление испытывают примерно 2/3 всех городов с населением около 100 тыс. жителей каждый. Убыток от них в 1994 г. оценивался в 60 трлн руб. 2. Карстово-суффозионные провалы. Они прежде всего наблюдаются там, где геологические структуры состоят из растворимых пород (мел, известняк, гипс). 3. Техногенные физические поля связаны с блуждающими токами, вибрациями, тепловыми загрязнениями. Токи при этом ускоряют коррозию металлов в 5 - 10 раз. 4. Наведенная сейсмичность вызвана или ускорена техногенными процессами. К этим процессам относят закачку различных веществ в глубинные слои литосферы, подземные атомные взрывы и т. п. Сегодня имеются неоднократные подтверждения связи начала землетрясений со строительством водохранилищ. Такая связь фиксировалась в Австралии, Бразилии, Канаде, бывшем СССР. Подземные ядерные взрывы могут иметь двоякое следствие. Они способны провоцировать землетрясение, но с другой стороны могут их и предотвращать, снимая существующие в земных пластах напряжения. 41. Некоторые пути решения экологических проблем городов. Экополисы Так как рост городов - неминуемое явление современности, человечество должно искать пути ослабления пресса городской цивилизации на окружающую среду и его здоровье. Основные пути решения этой проблемы - экологизация городской среды через формирование или сохранение в границах городских поселений естественных или искусственно созданных экосистем (ботанические сады, лесопарки, скверы и т. п.). Такие поселения, где сочетаются городская застройка и природные ландшафты, получили сегодня название экополисов или экосити В городском строительстве часто используют термин "экологическая архитектура". Речь идет о застройке городских территорий, при которой максимально учитывают социально-экологические потребности человека: приближение его к природе, освобождение от монотонности пространства. Очень интересны при этом некоторые экологоградостроительные разработки, в которых увеличение доли экологического пространства в городах достигается, как правило, не за счет освоения новых территорий. Здесь проводится такие мероприятия, как перемещения в подземные сооружения нежилых (коммунально-бытовых и др.) помещений, перевод жилищ на автономное энергообеспечение, создание зеленых стенок и висячих садов озеленение крыш домов. Вводится в практику строительство домов, приподнятых над почвой, которую используют ее для озеленения, увеличивают водопроницаемость покрытий дорог и других площадей создают шумозащитные зеленые стенки, применяют для строительства природные материалы и т. п. Современные архитекторы предлагают также создание дополнительной системы питьевого водоснабжения, в которую подается высококачественная вода объемом не более 3 - 4 л/сутки на человека. Второй путь приближения человека к естественной среде - это расширение пригородных территорий и формирование их по типу экополисов. Все более широкое распространение получают они вокруг крупных городов, особенно благодаря бурному развитию средств связи и транспортных путей. В США более 50% горожан имеют дома в пригородах. Необходимо, однако, помнить, что это экстенсивный путь экологизации городов. Он имеет и отрицательные последствия. Так, расширение пригородных застроек, скорее всего, усугубляет, а не решает экологические проблемы. Застройка пригородов коттеджами связана со значительным отчуждением земель, истреблением естественных экосистем, их разрушением. Строительство в пригороде неминуемо связано с применением больших пространств для прокладывания дорог, водопроводов, канализации и других коммуникаций. 42. Экологические проблемы энергетики В современном мире энергетические потребности обеспечиваются главным образом за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива (газ, уголь), воды и атомного ядра. Энергию воды и атомную энергию человек использует после превращения ее в электрическую. Одновременно большое количество энергии, которая заключена в органическом топливе, используется человеком в виде тепловой и только часть ее преобразуется в электрическую. При этом и в первом, и во втором случаях высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием и, таким образом, с выбросом продуктов горения в окружающую среду. Энергетика сегодня является определяющей и для экономики и для экологии. Именно от нее в значительной мере зависит экономический потенциал всех государств и благосостояние людей. Она же оказывает очень сильное воздействие на окружающую среду экосистемы биосферу в целом. Самые актуальные экологические проблемы (изменение климата, кислотные дожди общее загрязнение среды) прямо или косвенно связаны с использованием или производством энергии. Именно энергетике принадлежит первое место, как в химическом, так и в других видах загрязнения: тепловом, электромагнитном, аэрозольном, радиоактивном. Следовательно, не будет преувеличением утверждать, что от решения энергетических проблем зависят возможности решения главных экологических проблем. За счет сжигания топлива (учитывая дрова и другие природные ресурсы) сегодня производится примерно 90% энергии. Доля тепловых источников снижается до 80-85 % в производстве электроэнергии. В промышленно развитых странах нефть и нефтепродукты используют в основном для нужд транспорта. В частности, в США нефть в общем энергобалансе страны составляет 44 %, а для получения электроэнергии - только 3 %. Для угля присуща противоположная закономерность. В общем энергобалансе - 22 %, но как основной источник для получения электроэнергии - (52 %). В Китае же доля угля в получении электроэнергии составляет около 75 %. В России преобладающим источником для получения электроэнергии сегодня является природный газ (примерно 40 %), на долю угля приходится только 18 % вырабатываемой энергии, а доля нефти не более 10 %. В мировом масштабе гидроресурсы используют для получения около 5 - 6 % электроэнергии (но в России - 20,5 %). Атомная энергетика вырабатывает 17-18 % электроэнергии. В России же ее доля около 12%, хотя в некоторых странах она является преобладающей в энергетическом балансе (Франция - 74 %, Бельгия - 61 %, Швеция - 45 %). 43. Экологические проблемы ядерной энергетики Энергетика - отрасль производства, которая развивается необычайно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то производство и потребление энергии суммарно увеличивается в два раза через каждые 12-15 лет, в том числе и в расчете на душу населения. Темпы производства и потребления энергии в ближайшее время существенно не изменятся (некоторое замедление в промышленно развитых странах компенсируется ростом энерговооруженности стран третьего мира) Атомная энергетика - активно развивающаяся отрасль, которой предназначено большое будущее, так как запасы нефти газа угля иссякают, а уран - достаточно распространенный элемент на Земле. Энергия заключена внутри каждого атома. Это один из главных источников энергии, который не связан с ископаемым топливом. В отличие от нефти и угля энергия позволяет производить электричество без дыма, но на каждом шаге ядерного процесса возникают опасные радиоактивные отходы. Атомная энергетика связана с повышенной опасностью для людей В связи с этим необходимо решать проблемы безопасности (предупреждение аварий с разгоном реактора, локализацию аварии в пределах биозащиты уменьшение радиоактивных выбросов и др.) еще на стадии проектирования реактора. Атомные электростанции выделяют очень опасные ядерные отходы, которые могут вызвать рак, мутации (изменения ДНК) и даже смерть человека. До того как радиоактивность исчезнет, должно пройти 80 000 лет при условии, что за это время ее причины будут ликвидированы. Сегодня жидкие отходы просто откачиваются в моря, газообразные - в воздух. Запас твердых отходов накарливается. Небольшая их часть сейчас сбрасывается в моря. В основном опасный мусор закапывается, а также хранится на земле в контейнерах, в которых в любой момент могут появиться щели. Поэтому стоит рассматривать такие предложения по повышению безопасности объектов атомной энергетики, как строительство атомных электростанций под землей, отправка ядерных отходов в космическое пространство. 44. Альтернативные источники получения энергии Энергия ветра. Существенным недостатком энергии ветра является ее непостоянство и изменчивость во времени, но эти факторы можно скомпенсировать за счет определенного расположения ветроагрегатов. Если в условиях полной автономии объединить несколько десятков крупных ветроагрегатов, то средняя их мощность будет постоянной, и от ветродвигателя можно непосредственно получать механическую энергию. Работающие ветроагрегаты имеют ряд отрицательных явлений. Например, распространение ветрогенераторов затрудняет прием телепередач и создает мощные звуковые колебания. Энергия приливов. Приливы и отливы два раза в сутки поднимают и опускают океаны Земли. Приливные электростанции используют эту воду для выработки электричества. Поперек устья рек строят плотину. Внутри плотины вода вращает турбины и производит электричество. Солнечная энергия. Основной источник большей части энергии - Солнце. Это оно помогает расти растениям, управляет ветром и волнами и заставляет воду испаряться. Верхней границы атмосферы Земли за год достигает огромный поток солнечной энергии. Атмосфера Земли отражает 35 % этой энергии обратно в космос, а остальная энергия расходуется на нагрев земной поверхности образование волн в морях и океанах. Ежегодный объем солнечного тепла эквивалентен энергии, полученной от 60 биллионов т нефти. В Калифорнии в 1994 г. введена в строй солнечно-газовая станция 480 МВт электрической мощности. В ночные часы и зимой энергию дает в основном газ, а летом в дневные часы - солнце. Одним из лидеров практического использования энергии Солнца является Швейцария. Здесь построено около 2600 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователях, которые имеют мощность от 1 до 1000 кВт. Солнечные установки практически не требуют расходов на эксплуатацию, не нуждаются в ремонте. Работать они могут бесконечно долго. Всего одна сотая часть солнечной энергии, использованная с 5 %-ной эффективностью, даст каждой стране мира столько же энергии, сколько потребляют сейчас США. Проблема в том, как ее использовать. Уголь, другое ископаемое топливо очень легки в употреблении, так как несут энергию, которая концентрировалась в течение миллионов лет. Солнечный свет может быть преобразован в электричество с помощью солнечных элементов, но так как он распространяется на громадные территории, трудно собрать его в больших количествах. Такие же проблемы возникают при попытках "подчинить" ветер, в результате эти виды энергии трудно использовать в промышленных объемах. |