Экология 

Вариант 9.

  Глобальные последствия  загрязнения атмосферы.

Любое химическое загрязнение – это появление  химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду. Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце дошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека.

1.Парниковый эффект

Глобальное потепление (Global warming) - это процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана. Изменение климата на Земле происходит как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и неантропогенные. Среди основных внешних воздействий - изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности, вулканические выбросы и парниковый эффект (следствие выброса в атмосферу парниковых газов) .

Парниковый эффект – это увеличение средней годовой температуры поверхностного слоя атмосферы Земли и Мирового океана вследствие роста в атмосфере Земли концентраций парниковых газов (углекислый газ, метан, водяной пар и т.д.). Присутствие таких газов в атмосфере создает эффект укрывания Земли одеялом. Они не могут прекратить утечку тепла наружу, но позволяют сохранить тепло около поверхности более долгое время, поэтому поверхность Земли значительно теплее, чем была бы в отсутствие газов. Без атмосферы средняя температура поверхности составляла бы —20°С, что намного ниже точки замерзания воды. Важно понимать, что парниковый эффект на Земле был всегда. Без парникового эффекта, обусловленного наличием углекислого газа в атмосфере, океаны давно бы замерзли, и высшие формы жизни не появились бы.

 Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция. Фурье постулировал, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем прозрачность в диапазоне оптическом.

Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект — это устоявшийся, сбалансированный процесс, увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. Количество CO₂ в атмосфере неуклонно растет. Многолетние наблюдения показывают, что в результате хозяйственной деятельности изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются в воздух миллионы тонн частиц почвы. При разработке полезных ископаемых, при производстве цемента, при внесении удобрений и трении автомобильных шин о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов промышленных производств в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет назад. Это , безусловно, результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ.

Последствием  дальнейшего увеличение концентрации углекислоты в атмосфере может стать глобальное потепление климата и увеличению температуры Земли, что, в свою очередь, приведёт к таким последствиям, как таянию ледников и подъём уровня мирового океана на десятки, а то и сотни метров. Уйдут под воду многие прибрежные города мира. Но вполне вероятно, что при глобальном потеплении и повышении температуры уровень океана не изменится, а то и, напротив, понизится. Ведь с повышением температуры усилятся и осадки, а таяние окраин ледников может компенсироваться повышенным выпадением снега в центральных их частях.

Российские ученые в «ОЦЕНОЧНОМ ДОКЛАДЕ ОБ ИЗМЕНЕНИЯХ КЛИМАТА И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯХ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ» отметили значимость  воздействии изменений климата на природную среду и социально-экономическую деятельность Российской Федерации как в целом по стране, так и применительно к ее отдельным регионам. Наблюдаемые и прогнозируемые изменения климата могут приводить как к благоприятным, так и к негативным последствиям.

С одной стороны, изменение климата будет способствовать смещению к северу зоны комфортного проживания людей, уменьшению продолжительности отопительного периода и увеличению возможностей сельскохозяйственного производства в регионах с достаточным увлажнением. Глобальное потепление благоприятно повлияет на ледовую обстановку в арктических морях, способствуя расширению возможностей морского транспорта и облегчению освоения арктического шельфа.           

 С другой  стороны, прогнозируется уменьшение  водных ресурсов в регионах, где уже сейчас наблюдается их дефицит. Усиление сезонного протаивания многолетней мерзлоты (особенно на ее южной границе) создает угрозу объектам инфраструктуры — коммуникациям, зданиям и техническим сооружениям, включая нефте- и газопроводы.           

 Наблюдаемые  и ожидаемые изменения климата  могут увеличивать вероятность экстремальных гидрометеорологических явлений, в том числе наводнений, селей и лавин в горных районах, засух, усиления пожароопасности в лесах, которые могут вызвать значительные негативные последствия для населения и хозяйственной деятельности и природного комплекса.           

 Вследствие  глобального потепления существенные  изменения произойдут в природных экосистемах. Ожидается расширение области распространения некоторых болезней человека, вызываемых переносчиками, а также некоторых насекомых — опасных вредителей сельскохозяйственных культур.

 На международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сократить к 2005 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. На Конференции ООН в Киото (Япония) в 1997 г. правительствами большинства стран мира подписан Киотский протокол - международное соглашение о контроле за выбросами парниковых газов в 2008-2012 гг. Цель протокола - ~ течение 5 лет создать новый экономический механизм снижения выбросов - торговлю квотами и проекты COBM~THOГO осуществления. Торговля квотами заключается в том, что страны, подписавшие протокол, могут перераспределять между собой (например, перепродавать) разрешенные им в течение определенного срока объемы выбросов. К 2012 г. предусматривается снизить выброс основных типов газов, вызывающих парниковый эффект, на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 г.  
 
Протокол уже ратифицирован 124 государствами, а после ратификации его РОССИЙСКОЙ Федерацией (в 2005 г.) автоматически вступил в силу. Но очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли. 

2.Кислотные дожди.

Благодатные капли  дождя всегда радовали человека, но теперь уже во многих районах планеты  дожди превратились в серьезную  опасность.

Кислотные осадки ( дожди, туманы, снег) - это осадки, кислотность которых выше нормальной. Мерой кислотности является значение pH (водородный показатель). Шкала значения pH идет от 02 ( крайне высокая кислотность), через 7 ( нейтральная Среда) до 14 (щелочная среда), причем нейтральная точка ( чистая вода) имеет pH=7. Дождевая вода в чистом воздухе имеет pH=5,6. Чем ниже значение pH, тем выше кислотность. Если кислотность воды ниже 5,5 , то осадки считаются кислотными. На обширных территориях промышленно развитых стран мира выпадают осадки, кислотность которых превышает нормальную от 10 - 1000 раз (рН= 5-2,5).

Кислотные осадки - результат губительной деятельности человека. 
Это связано главным образом с использованием горючих ископаемых на тепловых электростанциях, промышленных предприятиях, в двигателях автомобилей и в системах отопления жилых домов.

Установлено, что  на долю техногенных выбросов, связанных  со сжиганием ископаемого угля, приходится около 60—70% от их общего количества, на долю нефтепродуктов — 20—30% и на остальные  производственные процессы - оставшиеся 10%. Сорок процентов выбросов NOX составляют выхлопные газы постоянно растущей армии автомобилей.

Первыми жертвами кислотных осадков стали водоемы  — озера и реки. Особенно пострадали озера Скандинавии, северо-восток США, юго-восток Канады и юго-запад Шотландии.

В водных экосистемах  кислотные осадки вызывают гибель рыб  и других водных обитателей. Подкисление  воды рек и озер серьезно влияет и на сухопутных животных, так как многие звери и птицы входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах.

Вместе с гибелью  озер становится очевидной и деградация лесов. Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более  уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных микроорганизмов. Во время засухи через поврежденные листья испаряется больше влаги.

Выщелачивание биогенов из почвы и высвобождение токсичных элементов способствует замедлению роста и гибели деревьев. Можно предположить, что происходит и с дикими видами животных, когда погибают леса.

Если разрушается  лесная экосистема, то начинается эрозия почвы, засорение водоемов, наводнение и ухудшение запасов воды становятся катастрофическими.

В результате закисления в почве происходит растворение питательных веществ, жизненно необходимых растениям; эти вещества выносятся дождями в грунтовые воды. Одновременно выщелачиваются из почвы и тяжелые металлы, которые затем усваиваются растениями, вызывая у них серьезные повреждения. Используя такие растения в пищу, человек также получает вместе с ними повышенную дозу тяжелых металлов.

Когда деградирует  почвенная фауна, снижаются урожаи, ухудшается качество сельскохозяйственной продукции, а это, как мы знаем, влечет за собой ухудшение здоровья населения.

Под действием  кислот из горных пород и минералов  высвобождается алюминий, а также ртуть и свинец. которые затем попадают в поверхностные и грунтовые воды. Алюминий способен вызывать болезнь Альцгеймера, разновидность преждевременного старения. Тяжелые металлы, находящиеся в природных водах, отрицательно влияют на почки, печень, центральную нервную систему, вызывая различные онкологические заболевания. Генетические последствия отравления тяжелыми металлами могут проявиться через 20 лет и более не только у тех, кто употребляет грязную воду, но и у их потомков.

Кислотные дожди  разъедают металлы, краски , синтетические соединения, разрушают архитектурные памятники.

Главными виновниками  загрязнения воздуха и выпадения  кислотных осадков являются США, страны СНГ, Польша, Германия, Великобритания, Канада и Китай. За год теплоэлектростанции России выбрасывают в атмосферу около 18 миллионов тонн сернистого ангидрида, а помимо этого, благодаря западному переносу воздуха, приходят сернистые соединения с Украины и Западной Европы.

Для борьбы с  кислотными дождями необходимо направить  усилия на сокращения выбросов кислотообразующих веществ .

3.Разрушение озонового слоя.

Разрушение озонового  слоя – это разделение молекул  озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой (OSNV), возникающие в результате природных процессов (например, извержения вулканов) или эмитированные (высвобожденные) в результате деятельности человека, и содержащие хлор (Cl) или бром (Br); а также метан или оксид азота (I) – (N₂O).

Самые существенные этапы разрушения озонового слоя:

1. Эмиссии (в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), т.е. вещества, разрушающие озоновый слой).
2. Аккумулирование (эмитированные газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных слоях, и под воздействием ветра, а также потоков воздуха перемещаются в регионы, которые не находятся в прямой близости с источниками такой эмиссии газов).
3. Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).
4. Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).
5. Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).
6. Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).

Главные идентифицированные вещества, разрушающие озоновый слой:   

- хлорофторуглероды (HFO или CFC);  

- частично  галогенизированные хлорфторуглероды (HHFO или HCFC);  

- частично  галогенизированные бромфторуглероды (HBFO);  

- 1,1,1 – трихлоретан (метилхлороформ);  

- бромхлорметан (BHM);  

- метилбромид (MB);  

- тетрахлоруглерод;   

- галоны.

Озоновый слой защищает жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Обнаружено, что в течение многих лет озоновый слой претерпевает небольшое, но постоянное ослабление над некоторыми районами Земного шара, включая густо населенные районы в средних широтах Северного полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная "озоновая дыра".

Разрушение озона  происходит из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, некоторых газов: соединений азота, хлора и брома, фторхлоруглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоно-разрушающих веществ.

Предполагается  множество причин ослабления озонового  щита.

Во-первых, - это  запуски космических ракет. Сгорающее  топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.

Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км. Дают прибавку озона. В городах он - один из составляющих фотохимического смога. В - третьих, это хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Фреоны - это не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями. Поскольку при их расширении снижается их температура, фреоны широко используют в холодильной промышленности.

Каждый год  количество фреонов в земной атмосфере  увеличивается на 8-9%. Они постепенно поднимаются наверх, в стратосферу  и под воздействием солнечных  лучей становятся активными - вступают в фотохимические реакции, выделяя атомарный хлор. Каждая частица хлора способна разрушить сотни и тысячи молекул озона.

9 февраля 2004 года на сайте Института Земли  НАСА появилась новость о том,  что учёные Гарвардского Университета нашли молекулу, разрушающую озон. Учёные назвали эту молекулу "димер одноокиси хлора", потому что она составлена из двух молекул одноокиси хлора. Димер существует только в особенно холодной стратосфере над полярными регионами, когда уровни одноокиси хлора относительно высоки. Эта молекула происходит из хлорфторуглеродов. Димер вызывает разрушение озона, поглощая солнечный свет и распадаясь на два атома хлора и молекулу кислорода. Свободные атомы хлора начинают взаимодействовать с молекулами озона, приводя к уменьшению его количества.

Количество  веществ, разрушающих озоновый слой, за несколько последних десятилетий значительно изменились. Например, в 1986 году общее потребление хлорофторуглеродов (HFO) в мире составляло примерно 1 100 000 тонн, а в 2002 году его общее потребление было уже только 100 000 тонн. Однако, существенно считаться с тем, что, учитывая сложность процессов разрушения озонового слоя и уменьшение количества эмиссий веществ, разрушающих озоновый слой, объемы разрушения озонового слоя все еще продолжают расти и ожидается, что в течение нескольких ближайших лет будет достигнуто максимальное разрушение озонового слоя, после которого последует постепенное, более чем 50-летнее обновление озонового слоя (допуская, что эмиссии веществ, разрушающих озоновый слой, не возрастут и продолжат уменьшаться).

«Озоновая дыра»  – вызванные разрушением озонового  слоя особо низкие концентрации озона  на Южном Полюсе во время арктической  зимы и весны. Площадь «озоновой дыры» в последние годы составляла приблизительно 24 000 000 км², и на фотографиях со спутника она выглядит как большая дыра. Толщина озонового слоя в регионе «озоновой дыры» составляет 100-150 DU (нормальная толщина озонового слоя – 300 DU).

В результате разрушения озонового слоя Землю достигает  повышенное количество солнечного излучения UV-B, что оказывает негативное воздействие как на живые существа (людей, животных, растительность), так и на предметы. Последствия слишком «тонкого» озонового слоя:

• уменьшается выносливость различных материалов (например, резины) и вместе с тем – длительность пользования этими материалами;
• погибают обитающие в верхних слоях воды водные организмы (бентос);
• уменьшаются сельскохозяйственные урожаи и рыбные уловы;
• уменьшается иммунитет населения против различных заболеваний;
• увеличивается возможность заболевания раком кожи и катарактой глаз (как у людей, так и у животных), заболеваниями легких и верхних дыхательных путей.

4. Последствия для  живых организмов.

Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды.

На уровне популяций  загрязнение может вызывать изменение  их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом  уровне загрязнение сказывается  на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространственная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание - над продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин - извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенное загрязнение - результат деятельности человека.

Загрязняющие  вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различные органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные элементы и многое другое.

Так, по оценкам  экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

Только небольшая  доля (по некоторым данным не более 5%) химических удобрений, пестицидов, гербицидов, инсектицидов попадает по назначению, остальное загрязняет окружающие почву  и воду, попадает в мировой океан, вызывая отравления и мутации  живых организмов.

Человеком созданы  десятки тысяч искусственных  веществ, большинство из которых  не разлагается в природе.

Из-за загрязнения  атмосферы и космического мусора непрерывно уменьшается количество попадающего на землю света. В ближайшее время человечество будет жить в вечных сумерках.

Деятельность  человека привела к сокращению площадей, занятых дикой природой, к отравлению среды обитания животных и птиц.

За 50 лет на треть сократился список видов растений и животных на планете. В Европе за последние 20 лет исчезло около 17 тысяч видов. Средиземное море лишилось своей флоры и фауны почти на треть.

С 1970 года численность диких животных и птиц на планете сократилась на 25—30%. Каждый год человек уничтожает около 1% всех животных.

Экологи не советуют есть рыбу, т. к. из-за загрязнения мирового океана морепродукты насыщены многими отравляющими веществами, в частности, тяжёлыми металлами, ртутью.

Уничтожение Волги  в результате сооружения плотин, превращение  реки в цепь застойных болот-водохранилищ привело к сокращению количества рыбы в 15 раз за период с 1995 по 2005 гг. Количество тяжёлых металлов в волжской воде возросло в 10 раз. В шести щуках средних размеров содержится столько ртути, сколько её в одном медицинском градуснике. Общий токсикоз охватил в 1987—1988 гг. до 90% рыб, привёл к вымиранию осетровых на Каспии.

По всему миру погибают насекомые: тараканы, комары, пчёлы.

Разрушая природу, человек разрушает себя. Медики фиксируют  ухудшение здоровья людей и сокращение продолжительности их жизни.

Глобальное потепление, связанные с ним резкие скачки температуры и давления, нетипичные для регионов аномалии климата также негативно сказываются на здоровье людей. Число метеочувствительных людей неуклонно увеличивается, в эту категорию попадает всё больше молодёжи и даже детей.

Изменения климата  ухудшают качество жизни людей. По данным Организации продовольствия и сельского хозяйства ООН 40 стран мира столкнулись с нехваткой продовольствия и резким ростом цен на него в связи с наводнениями и засухами, вызванными глобальными изменениями климата. Уже сегодня почти половина населения планеты страдает от голода, около 40% — от нехватки питьевой воды.

От загрязнения  воздуха и воды по данным ООН ежегодно погибают:

в Китае — 500 000 человек 
в Индии — 700 000 человек 
в Европе — 200 000 человек 
в целом на Земле — 2.5 млн. человек.

Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное  воздействие на природу, поэтому  их поступление в окружающую среду  должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает 'для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПД К) его в природной среде.

Заключение.

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы:

1. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: учебник для вузов. Ростов-на- Дону: Феникс, 2005.
2. Страхова Н.А., Омельченко Е.В. Экология и природопользование. Учебное пособие. - Ростов н/Дону: Феникс, 2007.
3. www.ecology-portal.ru
4. www.priroda.su
5. www.meteo.lv