Экология лекции. Введение в экологию л 1 Экология
Скачать 1.08 Mb.
|
В зависимости от масштабов распространения выделяют: местное, региональное и глобальное загрязнения.Источники загрязнения атмосферы классифицируются:
По агрегатному состоянию загрязняющие вещества атмосферы делятся на: твердые, жидкие, газообразные, смешанные. Промышленные выбросы классифицируются:
Кроме того, различают: первичные выбросы – непосредственно поступающие в атмосферу от источников; вторичные – продукты преобразования первичных выбросов. Загрязняющие вещества, поступающие в атмосферу, постепенно рассеиваются в ней, разбавляясь до уровней, не представляющих опасности. Это происходит благодаря циркуляции атмосферы, что усредняет состав компонентов воздуха. Инверсия температурная – состояние атмосферы, при котором температура воздуха в тропосфере не убывает с высотой. В результате холодный и более тяжелый воздух располагается ниже теплого и не может подняться вверх и рассеяться. С возникновением инверсии начинается накопление загрязняющих веществ в холодном воздухе. В воздух попадают различные твердые и жидкие частицы, разнородные по химическому составу, находятся во взвешенном состоянии. Их огромное скопление может вызвать смог. Основные виды смога:
Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу В качестве установленных нормативов для воздуха применяются ОБУВ (ориентировочные безопасные уровни воздействия) и ВДК (временно допустимые концентрации). Основным показателем является ПДК:
Рабочая зона – пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания работающих.
Кроме того, различают:
Концентрации примесей в воздухе рабочей зоны сравнивают с максимально разовыми, определяемыми в течение 30 мин., а в воздухе населенного пункта – и со среднесуточными, определяемыми в течение 24 час. ПДК р.з. ПДК м.р.; т.е. ПДК р.з. ПДК а.в. Различные вещества могут оказывать сходное воздействие на организмы, т.е. обладают эффектом суммации. n Сi / ПДКi ≤ 1 i=1 Ci –концентрация i -го вещества ПДКi- предельно допустимая концентрация i -го вещества n-число суммируемых веществ Выбросы в атмосферу должны лимитироваться таким образом, чтобы с учетом рассеяния примесей концентрации вредных веществ не превышали:
При оценке степени загрязнения атмосферы необходимо учитывать:
При оценке характеристики загрязняющих веществ особую роль отводят канцерогенным веществам. Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы Выделяют следующие аспекты последствий загрязнения окружающей среды:
К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:
«Парниковый эффект». Все виды солнечного излучения (от ультрафиолетового до инфракрасного) достигают земной поверхности; последняя переизлучает ранее накопившуюся тепловую энергию в виде ИК - излуения в Космос. Переизлученное ИК - излучение интенсивно поглощается некоторыми газами (диоксидом углерода (СО2), метаном (СH4), оксидами азота (NО2), хлорфторуглеводородами (фреонами)). Указанные газы, называемые парниковыми, действуют в атмосфере, как стекло в парнике: они беспрепятственно пропускают к Земле солнечную радиацию, но задерживают тепловое излучение Земли, в результате повышается температура ее поверхности, изменяются погода и климат. Под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры планеты в результате изменения теплового баланса, обусловленное постепенным накоплением парниковых газов в атмосфере. Основным парниковым газом является диоксид углерода (50 до 65 %), метан (20 %), озон, фреоны и др. (10-25 %). Основным антропогенным источником поступления СО2 в атмосферу является сжигание углеродосодержащего топлива (уголь, нефть, мазут, метан и др.). Глобальное потепление климата и обусловленное им повышение уровня Мирового океана рассматривается как величайшая катастрофа не только для отдельных экосистем, но и биосферы в целом. Кислотные дожди. В последние 15-20 лет возникла сложная и трудноразрешимая экологическая проблема кислотных дождей (рН - 5,0). При сжигании различных видов топлива, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу поступает значительное количество оксидов серы и азота. При взаимодействии их с атмосферной влагой образуются азотная и серная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые соединения, что в сумме дает раствор с кислой реакцией. Доля диоксида серы в образовании кислых осадков составляет около 70 %. В дальнейшем кислоты выпадают на поверхность суши или водоемов. Опасность представляют не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Истощение озонового слоя. В последние годы наблюдается устойчивая тенденция снижения содержания озона в верхних слоях атмосферы. Пространство, в пределах которого регистрируется заметное уменьшение концентрации озона, получило название «озоновой дыры». Значительная потеря озона регистрируется над Антарктидой, где его содержание в озоновом слое за последние 30 лет уменьшилось на 40-50 %, меньшая по размерам «дыра» наблюдается над Арктикой. Крайне опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана – увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Из-за уменьшения концентрации озона только на 1 % происходит увеличение интенсивности УФ - излучения у поверхности Земли на 15 %. Помимо ухудшения здоровья, истощение озонового слоя способствует усилению «парникового эффекта», снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению окружающей среды. Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, считают фреоны (хладоны), которые широко используются как газы- носители (пропиленты) в различного рода аэрозольных баллончиках, холодильных установках и т.п. Фреоны способны находиться в атмосфере, не разрушаясь 70-100 лет, поэтому они всегда достигают озонового слоя и разрушают его. Из других техногенных причин разрушения озонового слоя называют уничтожение лесов, как основных поставщиков кислорода в атмосферу. Загрязнение литосферы Л-10 Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Наиболее сильно подвергается загрязнению верхний слой почвы. Почва – один из важнейших компонентов окружающей природной среды. Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений – токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы а самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов. Загрязнение почв тесно связано с загрязнением атмосферы и гидросферы. Источники поступления загрязняющих веществ в литосферу делятся на 2 группы:
Загрязнители почв делятся на:
Промышленные выбросы поступают в почвогрунты с атмосферными осадками, осаждающейся пылью и аэрозолями, при непосредственном поглощении газообразных соединений, при поглощении из атмосферы растениями и передаче от последних почвам с опадом. Загрязняющие вещества поступают и с пылью. Вокруг крупных предприятий металлургии выделяется зона максимальных концентраций 3-5 км и зона повышенных концентраций- до 20 км. Большое количество загрязняющих веществ поступает в почвогрунты со сточными водами. Большая часть загрязнителей находится в растворимых формах. Еще один источник загрязнения почвогрунтов - индустриальные и бытовые твердые отходы. Полигоны твердых отходов являются источниками загрязнения почв, поверхностных и грунтовых вод, т.к. расположены в неблагоприятных геолого-гидрологических условиях. Пестициды – вещества, предназначенные для использования в сельском хозяйстве или другой деятельности с целью предупреждения, уничтожения и т.д. вредителей, сорняков и других растительных или животных форм, включая вирусы, вредных животных, а также продукты для регулирования роста растений и т.д. В зависимости от назначения пестициды делятся на группы:
Загрязнение пестицидами может быть:
Пестициды нарушают экологическое равновесие в почвогрунтах, изменяют их свойства (окислительно-восстановительный потенциал, рН, состав гумуса, микробиоценозы и т.д.). Нормирование загрязняющих веществ в почвогрунтах При оценке безопасности поступления химических веществ в почву исходят из недопустимости превышения порога безопасного действия (ПБД) химических веществ. Под ПБД химических веществ, поступающих в организм людей из почв, понимают их действие (одномоментное, суточное, годовое, в течение всей жизни), не вызывающее функциональных, биохимических, структурных изменений в организме выше границ, при превышении которых могут наступить сдвиги в организме, опасные для здоровья человека или его потомства. Пороговые концентрации (ПК) химического вещества в почвах определяется по 6-ти показателям вредности (ПВ):
ПК – максимальное количество химического вещества в почвах (мг/кг), которое не влияет на органолептические свойства воздуха, вод, продуктов питания, сформированных на данных почвах.
ПК – максимальное количество вещества в почвах, не вызывающее на 5-7 сутки изменения числа почвенных микроорганизмов более, чем на 50 % и ферментативной активности более, чем на 25%.
ПК – максимальное количество загрязнителя в почвах, при котором накопление его растениями к моменту сбора урожая не превысит установленных для продуктов питания допустимых остаточных количеств (ДОК). ДОК – это максимальное количество вещества в продуктах питания, которое, поступая в организм в течение всей жизни, не вызывает никаких нарушений в здоровье людей.
ПК – максимальное количество загрязнителя в почвах, которое при поступлении его в воды со стоком не создаст концентраций выше ПДК для воды.
ПК – максимальное количество загрязнителя в почве, которое не создаст превышения среднесуточной ПДК для воздуха.
ПК – максимальное количество загрязнителя в почве, суммарное поступление которого в организм человека не сопровождается отрицательным прямым или отдаленным воздействием на здоровье. Загрязняющие вещества нормируются:
Допустимая концентрация вещества в почвенном слое (ПДК п) устанавливается с учетом его фоновой концентрации, стойкости и токсичности. ПДК устанавливается экспериментально в зависимости от допустимой остаточной концентрации (ДОК) в пищевых, кормовых растениях и в продуктах питания. При отсутствии ПДК устанавливаются временно допустимые концентрации (ВДК). Антропогенные воздействия на литосферу Верхняя часть литосферы, выступающая как минеральная основа биосферы, подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Антропогенные нагрузки приводят к антропогенным стрессам, которые способствуют возрастанию отрицательных природных процессов, вызывающих деградацию территории – совокупность природных процессов, приводящих к разрушению (нарушению) ландшафтно - экологических систем и всех форм органической жизни. Факторы деградации:
2. Антропогенные - связаны с деятельностью человеческого общества, зависят от роста населения, могут быть относительно охарактеризованы коэффициентом отношения существующей численности населения к допустимой. Индикаторы процессов деградации:
Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:
Эрозия почв (земель) – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными. Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Различают:
Водная эрозия почв (земель). Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков. Различают следующие формы водной эрозии: плоскостную, струйчатую, овражную, береговую. Среди различных форм проявления водной эрозии значительный вред окружающей природной среде и в первую очередь почвам приносит овражная эрозия. Загрязнение почв. Основные загрязнители почвы:
Вторичное засоление и заболачивание почв. В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах. Заболачивание почв сопровождается деградационными процессами в биоценозах, проявлением признаков оглеения и накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Одним из глобальных проявлений деградации почв и всей окружающей природной среды является опустынивание. Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню. Отчуждение земель. Почвенный покров агросистемы необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного использования. Загрязнение гидросферы Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств, увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращения растворенного в воде кислорода воздуха, проявлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Различают:
Наиболее часто встречается:химическое (делится на: органическое (фенолы, пестициды и др.), неорганическое (соли, кислоты, щелочи), токсичное (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.), нетоксичное) и бактериальное загрязнение.Значительно реже наблюдаетсярадиоактивное, механическое и тепловое загрязнение. Основными источниками загрязнения природных вод являются:
При технологических процессах образуются следующие виды сточных вод:
Стоки могут иметь реакции: кислую, нейтральную, щелочную. Загрязнение водных систем более опасно, чем атмосферы, т.к.:
Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах Требования потребителей к качеству воды зависят от целей использования. Водопользование - использование воды, связанное с ее частичным или полным изъятием. Выделяют следующиевиды водопользования:
Показатели вредности:
Вода как источник питья и среда обитания, кроме ПДК, дополнительно характеризуется следующими показателями:
Одновременно с ПДК для обеспечения чистоты водных объектов используется и ограничительный норматив - лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) - признак вредного действия вещества, который характеризуется наименьшей пороговой концентрацией. При сбросе в водоемы нескольких загрязняющих веществ и от нескольких источников - сумма отношений концентраций веществ, нормируемых по одинаковому ЛПВ и относящихся к 1-му и 2-му классам опасности, к их ПДК не должна превышать единицы: n ∑ Сi / ПДКi 1 i=1 C i- концентрация отдельных веществ, нормируемых по одинаковому ЛПВ 1-го и 2-го классов опасности ПДК i- предельно- допустимые концентрации i–го вещества соответственно n- число суммируемых веществ Запрещается сбрасывать следующие виды сточных вод:
Нормирование загрязняющих веществ в воде водотока С ПДК |