План
1. Введение…………………………………………………………………….3
2. Основная часть –обзор проблем экологии:
Химическое загрязнение биосферы……………………………………….4
Аэрозольное загрязнение атмосферы……………………………………..4
Фотохимический туман (смог)…………………………………………….5
Химическое загрязнение природных вод…………………………………6
Неорганическое загрязнение………………………………………………6
Органическое загрязнение…………………………………………………7
Загрязнение почвы…………………………………………………………8
Пестициды как загрязняющий фактор……………………………………8
Кислые атмосферные выпады на сушу…………………………………...9
3. Возможные путирешения проблем экологии……………………………9
Зеленыенасаждения……………………………………………………….9
Рациональноеиспользование сырья……………………………………..10
Охрана земель……………………………………………………………..10
Охрана вод………………………………………………………………...10
Выбор территориидля строительства новых населенных пунктов…...11
4. Заключение………………………………………………………………..12
5. Списокиспользуемой литературы………………………………………13
ВведениеПо ходу развития цивилизации перед человечеством неоднократновозникали сложные проблемы, порою и планетарного характера. Но все же это быладалекая предыстория, своего рода “инкубационный период” современныхглобальных проблем. В полной мере эти проблемы проявилисьуже во второй половине и, в особенности, в последней четверти XX века, то естьна рубеже двух веков и, даже, тысячелетий.Они были вызваны к жизни целым комплексом причин, отчетливо проявившихсяименно в этот период.
На всех стадиях своего развитиячеловек был тесно связан сокружающим миром. Но с тех пор как появилосьвысокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резкоусилилось, расширился объём этоговмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальнойопасностью для человечества. Расходневозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики,так как на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиватьсяв хозяйство биосферы — той частинашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее времяподвергается нарастающемуантропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболеесущественных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию напланете.
Наиболее масштабным и значительным являетсяхимическое загрязнение средынесвойственными ей веществами химической природы. Среди них – газообразные иаэрозольные загрязнителипромышленнобытового происхождения.Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитиеэтого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызываеттревогу у экологов и продолжающеесязагрязнение Мирового океана нефтью инефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнениетаких размеров может вызвать существенные нарушениягазо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений изначение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущаяк распаду экосистемы. В целом, все рассмотренные факторы, которым можноприписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящиев биосфере.
Химическое загрязнениебиосферы.
Обзорэтой темы я начну с рассмотрения тех факторов, которые приводятк ухудшению состояния одной из важнейших составляющихбиосферы — атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствияупотребления огня, которым он пользовалсявесь этот период, были незначительны. Приходилось миритьсяс тем, что дым мешал дыханию, и что сажа ложилась черным покровом на потолке истенах жилища. Получаемое тепло было длячеловека важнее, чем чистый воздух и незакопченные стены пещеры. Это начальноезагрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшимигруппами, занимая неизмеримообширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людейна сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, несопровождалось еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатоговека. Лишь за последние сто лет развитие промышленности “одарило” нас такимипроизводственными процессами, последствиякоторых человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, росткоторых остановить нельзя. Все это — результат великих изобретений и завоеваний человека.
В основном существуют три основных источника загрязненияатмосферы:
· промышленность;
· бытовые котельные;
· транспорт.
Долякаждого из этих источников в общем загрязнениивоздуха сильно различается взависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняетвоздух промышленное производство. Источники загрязнений- теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый иуглекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасываютв воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединенияртути и мышьяка; химические ицементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива длянужд промышленности, отопленияжилищ, работы транспорта, сжигания ипереработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяютна первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращенияпоследних.
Аэрозольное загрязнениеатмосферы.
Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиеся вовзвешенном состоянии в воздухе.Твердые компоненты аэрозолей в рядеслучаев особенно опасны дляорганизмов, а у людей вызывают специфические заболевания.В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаютсяв виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительнаячасть аэрозолей образуется ватмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частицсоставляет 1-5 мкм. В атмосферуЗемли ежегодно поступает около 1 куб.км пылевидных частиц искусственногопроисхождения. Большое количествопылевых частиц образуется также входе производственной деятельностилюдей. Сведения о некоторыхисточниках техногенной пыли приведены ниже:
Производственный процесс, выброс пыли (млн.т/год):
1.Сжигание каменного угля — 93,60
2.Выплавка чугуна — 20,21
3.Выплавка меди (без очистки) — 6,23
4.Выплавка цинка — 0,18
5.Выплавка олова (без очистки) — 0,004
6.Выплавка свинца — 0,13
7.Производство цемента — 53,37
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являютсяТЭС, которые потребляют угольвысокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные,магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чащевсего в их составе обнаруживаютсясоединения кремния, кальцияи углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния,марганца, цинка, меди, никеля,свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка,бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Ещебольшее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические иароматические углеводороды, соли кислот. Она образуетсяпри сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза нанефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.Постоянными источниками аэрозольногозагрязненияявляются промышленные отвалы — искусственные насыпи изпереотложенного материала, преимущественно вскрышных пород (Вскрышные породы — породы или пласты, удаляемые приоткрытой разработке полезного ископаемого.), образуемых при добыче полезныхископаемых или же из отходов предприятийперерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитыхгазов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего помассе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб.м условного оксида углерода иболее 150 т пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессыэтих производств — измельчение и химическаяобработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов, всегда сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ ватмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды — насыщенные и ненасыщенные,включающие от 11 до 13 атомов углерода. Они подвергаютсяразличным превращениям, окислению,полимеризации, взаимодействуя сдругими атмосферными загрязнителями после возбуждениясолнечной радиацией. В результате этих реакций образуютсяперекисные соединения, свободныерадикалы, соединения углеводородов соксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодныхусловиях могут образовываться особо большие скоплениявредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычноэто происходит в тех случаях, когдав слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существуетинверсия — расположения слояболее холодного воздуха под теплым, что препятствуетпрохождению воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результатевредные выбросы сосредотачиваютсяпод слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образованияранее неизвестного в природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман (смог).
Фотохимический туман представляетсобой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного ивторичного происхождения. В составосновных компонентов смога входят:озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупностифотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимическихреакций при определенных условиях:наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и другихзагрязнителей, интенсивной солнечнойрадиации и безветрия или оченьслабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и, в течение не менее суток,повышенной инверсии. Устойчиваябезветренная погода, обычносопровождающаяся инверсиями,необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такиеусловия создаются чаще в июне — сентябреи реже зимой. При продолжительной яснойпогоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота собразованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний,окисляяоксид азота, должен снова превращатьсяв молекулярный кислород, а оксидазота — в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции солефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связии образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются идают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция,в итоге которой в атмосфере постепенно накапливаетсяозон. Этот процесс в ночное времяпрекращается. В свою очередь озонвступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуютхарактерные для фотохимическоготумана оксиданты. Последние являютсяисточником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги — нередкое явление над Лондоном,Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. Посвоему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бываютпричиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Химическое загрязнениеприродных вод.
Всякий водоемили водный источник связан сокружающей его внешней средой. На него оказывают влияниеусловия формирования поверхностного или подземного водного стока,разнообразные природные явления, индустрия,промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытоваядеятельность человека. Последствиемэтих влияний являетсявнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ — загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения,поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости отподходов, критериев и задач. Так, обычно выделяютхимическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнениепредставляет собой изменениеестественных химических свойств воды за счет увеличениясодержания в ней вредных примесей,как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), таки органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки,пестициды).
Неорганическое загрязнение.
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителямипресных и морских вод являютсяразнообразные химические соединения,токсичные для обитателей воднойсреды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия,ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результатечеловеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаютсяфитопланктоном, а затем передаютсяпо пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффектнекоторых наиболее распространенных загрязнителейгидросферы представлен в таблице:
Вещество
Планктон
Ракообразные
Моллюски
Рыбы
Медь
+++
+++
+++
+++
Цинк
+
++
++
++
Свинец
+
+
+++
-
Ртуть
++++
+++
+++
+++
Кадмий
++
++
++++
-
Хлор
+++
++
+++
-
Родонит
++
+
++++
-
Цианид
+++
++
++++
-
Фтор
+
++
-
-
Сульфид
++
+
+++
-
Степеньтоксичности:«-» — отсутствует; «+» — очень слабая; «++» — слабая; «+++» — сильная;«++++» — очень сильная.
Кромеперечисленных в таблице веществ, к опасным заразителямводной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН (pH — кислотно-щелочной баланс.) промышленных стоков (1,0 — 11,0) и способных изменять pН водной среды до значений 5,0 или выше 18,0,тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервалерН 5,0 — 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогеннымиэлементами следует упомянуть предприятияпищевой промышленности и сельское хозяйство.С орошаемых земель ежегодно вымываетсяоколо 6 млн.т солей. К 2000 году их массы увеличились до 12 млн.т/год. Отходы,содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов,однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод.
Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большоезначение для обитателей водной средыимеют не только минеральные, элементы, но и органические остатки. Вынос в океанорганического вещества оценивается в300 — 380 млн.т/год. Сточные воды, содержащие суспензии органическогопроисхождения или растворенноеорганическое вещество, пагубно влияютна состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитиеили полностью прекращают жизнедеятельностьмикроорганизмов, участвующих в процессе самоочищениявод. При гниении данных осадков могут образовыватьсявредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которыеприводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняет также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарныхтребований, предъявляемых к качеству воды, являетсясодержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказываютвсе загрязнения,которые так или иначе содействуют снижению содержаниякислорода в воде. Поверхностно-активные вещества — жиры, масла, смазочныематериалы — образуют на поверхности воды пленку, котораяпрепятствует газообмену между водойи атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительныйобъем органических веществ, большинство из которых не свойственно природнымводам, сбрасывается в реки вместе спромышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнениеводоемов и водостоков наблюдается вовсех промышленных странах. Информацияо содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водахпредоставлена ниже:
Загрязняющиевещества, количество в мировом стоке (млн.т/год):
1.Нефтепродукты — 26,563
2.Фенолы — 0,460
3.Отходы производств синтетических волокон — 5,500
4.Растительные органические остатки — 0,170
5.Всего — 33,273
В связи сбыстрыми темпами урбанизации (урбанизация,сосредоточение населения,материальной и духовной жизни в городах) и несколько замедленным строительствомочистных сооружений, или их неудовлетворительной эксплуатацией, водные бассейныи почва загрязняютсябытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнениев водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).Разлагаясь в водной среде,органические отходы могут стать средой дляпатогенных (болезнетворных) организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной дляпитья и других надобностей. Бытовыеотходы опасны не только тем, что являютсяисточником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложениямного кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень большихколичествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня,необходимого для жизни морских ипресноводных организмов.
Загрязнениепочвы.
Почвенный покров Земли представляетсобой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвеннаяоболочка определяет многие процессы,происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулированииорганического вещества, различных химических элементов, а также энергии.Почвенный покров выполняет функциибиологического поглотителя,разрушителя и нейтрализатораразличных загрязнений. Если этозвено биосферы будет разрушено, то сложившеесяфункционирование биосферы необратимо нарушится.Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния иизменения под влиянием антропогенной деятельности.Одним из видов антропогенного воздействияявляется загрязнениепестицидами.
Пестициды как загрязняющий фактор.
Открытие пестицидов — химических средств защиты растений иживотных от различных вредителей и болезней — одно из важнейших достиженийсовременной науки. Сегодня в мире на1 га наносится 300 кг. химическихсредств. Действие пестицидов стало проявляться вглобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 1250-ти видовобнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлениемперекрёстной резистенции, заключающейсяв том, что повышенная устойчивость кдействию одного препарата сопровождаетсяустойчивостью к соединениям другихклассов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать каксмену популяций в результатеперехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствиеотбора, вызванного пестицидами. Это явлениесвязано с генетическими,физиологическими и биохимическими перестройками организмов.
Неумеренное применение пестицидов (гербицидов,инсектицидов, дефолиантов) негативно влияетна качество почвы. В связи с этимусиленно изучается судьба пестицидовв почвах и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами.Очень важно создавать и применятьтолько препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделямиили месяцами. В этом деле ужедостигнуты определенные успехи.
Кислые атмосферные выпады на сушу.
Одна из острейших глобальных проблем современности иобозримого будущего — это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадкови почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественноеплодородие снижено и неустойчиво; они быстро истощаются,что приводит к их низкой урожайности. Кислотные дожди вызывают не толькоподкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется навесь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод.Кислотные дожди возникают в результате хозяйственнойдеятельности человека,сопровождающейся эмиссиейколоссальных количеств оксидов серы, азота, углерода. Эти оксиды, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой,азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде “кислых дождей” на сушу,взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками ватмосфере является сжигание сланцев (сланец — слоистые горные породы,обладающие способностью раскалыватьсяна тонкие пластины, слои.), нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельностьчеловека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксидов серы, азота,сероводорода и углерода. Естественно, что это сказалось на повышениикислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решенияэтой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительныхизмерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
Путирешения проблем экологии.
На данныймомент в мире существует много теорий, в которых большое внимание уделяетсянахождению наиболее рациональных путей решенияпроблем экологии. Но к сожалению, на бумаге все оказывается значительно проще, чем в жизни.
Во многих странах проблемаэкологии стоит на первом месте, но, увы, в не нашей стране, по крайней мере,раньше, но сейчас ей начинают уделятьвсе больше внимания, принимаются новые экстренные меры:
· як вопросам охраны природы и обеспечениярационального использованияприродных ресурсов;
· я за использованием предприятиями и организациямиземель, вод, лесов, недр и других природных богатств;
· як вопросам по предотвращению загрязненийи засоления почв, поверхностных иподземных