Контрольная работа по "Экологии". 161

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Экология»

Вариант № 5

Выполнил:

Проверил:

Иркутск, 2013

Оглавление

6. Дайте понятие биосфера. Общие понятия о биосфере.

Биосфера - (греч . bios - жизнь , sphaira - шар) - это оболочка Земли, включающая область распространения жизни и часть вещества планеты, которое состоит в постоянном обмене с живыми организмами. Впервые представление о биосфере как наружной оболочке нашей планеты было предложено Ж.Б. Ламарком(1744-1829) в начале 19-го века. В научный обиход термин "биосфера" ввел австрийский ученый Э. Зюсс (1875), выделивший ее как одну из земных оболочек. 
 
Основы научного понимания биосферы заложил русский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863-1945). По Вернадскому биосфера - область существования живого вещества, которая включает нижние слои атмосферы (до озонового пояса - на высоте около 25 км), всю гидросферу (до максимальных глубин) и верхнюю часть литосферы. Однако определение биосферы, отмечал В.И. Вернадский, только как области жизни неполно.

Биосфера включает:

1)живое вещество;

2) биогенное вещество, т.е. органоминеральные или органические продукты, созданные живым веществом (каменный уголь, нефть, торф, известняк, гумус и т.д.);

3) Биокосное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой природой (вода, атмосфера, осадочные породы).

Чем же отличаются живые организмы от остальных (косных) природных веществ? Отвечая на этот вопрос, обычно говорят, что живые существа - это те, которые могут размножаться, двигаться и т.д. Это утверждение не полностью отражает суть отличия живого вещества. Основной отличительной способностью живого от неживого вещества является способ использования энергии. Живое вещество - это уникальный природный объект, обладающий способностью принимать и использовать энергию, идущую из Космоса. Улавливая энергию, прежде всего в виде солнечного света, живой организм может удерживать ее в качестве энергии сложных органических соединений, передавать или трансформировать в механическую, химическую, электрическую, тепловую и другие виды энергии. Косные (неживые) вещества не обладают возможностями столь сложных преобразований энергии. Обычно они принимают энергию и рассеивают ее в окружающую среду. Вторая особенность живых организмов - их уникальная способность к самовоспроизведению. Производство новых, идентичных по структуре и функционированию поколений является не только копированием, но и характеризуется изменчивостью признаков из поколения в поколение. А это приводит к гибкой адаптивности и способности приспособления живых организмов к условиям обитания в процессе эволюции. Таким образом, можно отметить особые отличия живого вещества по сравнению с косной природой. Они заключаются в присутствии в живом организме химических соединений, обладающих: способностью к самовоспроизведению; способностью создавать полимерные оболочки, служащие защитой и ограждением живого вещества от косного; способностью осуществлять химические реакции в условиях обычных параметров среды и способностью передавать химическую энергию с высокой скоростью. Живые организмы различаются по массе - от микробов весом тысячные доли грамма до кашалотов весом 100 т и более; по продолжительности жизни - от нескольких часов у бактерий, до 5000 лет и более у японской криптомерии. Самой существенной особенностью биосферы является биогенная миграция атомов химических элементов, стимулируемая солнечной энергией. "При этом организмы связаны, - отмечал В.И.Вернадский, - с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием и размножением". Биосфера является мощной геологической силой, формирующей равновесие газов, жидкой и твердой фаз Земли и поставляющей огромную часть свободной энергии для усиления техносферы. Пределы биосферы ограничиваются физическими условиями существования живых организмов. По современным представлениям, существование жизни обусловлено границами температур от +160 до –250°С и давлением от 0,001 до 3000 атм. Нижняя граница жизни в водной среде проходит на глубине 11500 м, в литосфере (в земной коре) - на глубине более 3000 м (на глубине 4500 м в нефтеносных водах обнаружены микроорганизмы). Верхняя граница распространения жизни в атмосфере обусловлена высотой озонового слоя, служащего для живых организмов защитной средой от смертоносного ультрафиолетового излучения Солнца и расположенного на высоте 25-45 км над уровнем моря. Последнее время в атмосфере обнаружены некоторые виды жизнеспособных микроорганизмов в состоянии покоя на высоте около 80 км. Жизнь встречается и на вершинах высочайших в мире гор на высоте 8839 м выше уровня моря. Биомасса современной биосферы составляет около 2,5 трлн. т сухого вещества (около 99% этой массы приходится на зеленые растения). Образование нового органического материала, т.е. чистая ежегодная продуктивность биосферы, составляет около 10% (150-200 млрд. т сухого вещества). При этом примерно 1/3 от годового суммарного показателя производства биомассы составляют морские фотосинтезирующие растения и микроорганизмы (хотя они имеют вес примерно в 100 раз меньше, чем наземные виды). Каков же общий объем биосферы? Жизнь в биосфере сосредоточена примерно в диапазоне нескольких десятков километров выше и ниже поверхности Земли. Поскольку радиус нашей планеты составляет около 6400 км (4000 миль), а толщина слоя атмосферы 288 км (180миль), можно подсчитать, что слой биосферы (тонкий) составляет менее 1% общего объема планеты. А геологический объем биосферы, который определяется с учетом непрерывного отложения части объема производимой ею биомассы, находящейся вне цикла пищевой цепи, составляет, по современным данным, более 4% от общего объема нашей планеты. Энергия биосферы характеризуется следующим показателем: в умеренных и тропических широтах величина солнечной радиации, достигающей Земли, составляет около 700 Вт/м². Часть этой энергии теряется при прохождении через атмосферу, облака и т.д. Растениям и микроорганизмам, существующим за счет фотосинтеза, остается энергии примерно 150-200 Вт/м², из которых они усваивают 0,2-1%, т.е. 0,5-3 Вт/м². Общая величина энергии за год, получаемой путем биосинтеза в биосфере, составляет 40×10¹² Вт. В.И.Вернадский считал наличие фотосинтезирующих организмов решающим фактором активной жизни биосферы, так как именно они осуществляют постоянную связь между нашей планетой и космосом, используя солнечную энергию для получения различных химических элементов. "К сожалению, - писал В.И.Вернадский, - наши современные знания не позволяют учесть, какую часть всего живого вещества составляет зеленый мир растений". 
В наше время учеными составлены мировые карты растительности и почв, установлено, что в живом веществе Земли основная роль принадлежит растительным фотосинтезирующим организмам, которые составляют 95-99% всей массы живого вещества. Суммарные запасы фитомассы Земли, по данным ученных, оцениваются в 2402,5×10⁹ т (количества органического вещества измеряется в единицах сухого веса); суммарная годичная продукция фитомассы суши оценивается в 171,54×10⁹ т.

 
1.1.Техносфера 
Под влиянием цивилизованного человечества биосфера претерпевает существенные изменения. В настоящее время преобразующей силой на нашей планете стала техносфера, приводимая в действие человеком. 
Промышленная революция ознаменовала приход технической культуры, которая с возрастающей силой захватывала не только производство, но и быт. Превосходство технического прогресса над эволюционными процессами природы дало возможность техносфере соперничать с биосферой в перемещении биомассы на планете. С развитием техносферы биосфера столкнулась с быстро распространяющимися новыми видами биомов: сельскохозяйственным и городским. (Биом – крупная биосистема (региональная, континентальная), характеризующаяся каким-либо типом растительности, например, биом лиственных лесов умеренного пояса. Самая крупная биосистема, близкая к идеалу, – это биосфера). Достижение технического прогресса и неразумное использование человечеством ресурсов биосферы создало реальную опасность, связанную с последствиями загрязнения природной среды промышленными отходами. В наше время техносфера начала свое независимое существование, вышла из повиновения эволюционных тенденций биосферы. Развиваясь по своим собственным законам, техносфера чаще создает противоречие, чем сотрудничество с биосферой. Грозными примерами противостояния служат накопленные арсеналы ядерного оружия и нейтронная бомба - печальные плоды творческих амбиций "не вполне психически уравновешенных представителей техносферы". Это свидетельствует о том, что коэволюция, т.е. совместная эволюция человека и биосферы - процесс мучительный и небыстрый, связанный, прежде всего, с выработкой новых принципов согласования действий общества с природой, перестройкой нашего бытия и мышления, сменой стандартов и идеалов.

 
1.2.Ноосфера 
Ноосфера (от греческого слова "ноос" - разум; сфера разума). Теория ноосферы впервые была выдвинута В.И.Вернадским в 20-х годах. Само понятие "Ноосфера" (сфера разума) было предложено французским математиком и философом Э. Леруа в 1927г. и в дальнейшем широко использовалось П.Тейяр де Шарденом. Впервые, по-видимому, этот термин был оглашен Э. Леруа в 1924 г. на семинаре Бергсона в Париже во время обсуждения доклада В.И.Вернадского, изложившего тогда свою концепцию развития биосферы. Как отмечал сам Э.Леруа, импульсом к разработке его концепций о ноосфере послужили идеи В.И.Вернадского, с которым французский ученный познакомился, посещая лекции Вернадского в Сорбонне в начале 20-х годов. Сам Вернадский начал употреблять термин "ноосфера" в последние годы своей жизни. Однако в отличие от Леруа и Тейяра де Шардена, Вернадский придал понятию ноосфера совершенно другое содержание. Если у французских ученых с этим термином были связаны идеалистические и теологические идеи, то у Вернадского он был связан с неизбежно наступающим временем, когда человечество должно строить свою деятельность и свои взаимоотношения с природой на научной основе. Вернадскому принадлежит высказывание о том, что согласованное с Природой развитие общества, ответственность за будущее этого развития потребует новой организации общества и создания таких структур, которые смогут обеспечить гармоническое развитие общества и Природы. Отсюда, ноосфера - это состояние биосферы, при котором происходит целенаправленное развитие его. Тогда разум будет иметь возможность направлять развитие биосферы в интересах Человека, его будущего. 
Обосновав высшую стадию эволюции биосферы, связанную с цивилизацией, управляемой разумной деятельностью человека, В.И.Вернадский писал: "Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупной геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше" (1988). Согласно системе взглядов Вернадского, которая превратилась в стройное учение о ноосфере, единство эволюционных процессов представляет собой космическое явление. Лейтмотивом этого учения, доминирующей мыслью явилось утверждение о том, что воздействие человечества на окружающую природу растет столь быстро, что в недалеком будущем человеческое общество превратится в основную геологическую силу. На определенной ступени своего развития человечество должно будет принять на себя ответственность за дальнейшую судьбу развития биосферы и нашей планеты в целом. Инженерная деятельность становится, как уже было отмечено, природоохранной системой по своей сути и своим характеристикам. Практическая ориентированность экологического моделирования проявляется в определенной деятельности, касающейся всеобщих механизмов человеческого разума. Если кратко охарактеризовать методологическую основу этой деятельности, то суть дела состоит в том, что человек, создавший вокруг себя мир и сам ставший технозированным, в своих действиях в отношении природы должен ориентироваться не столько на прямую и грубую силу, сколько на мудрость созидания. Именно это, как нам представляется, имел в виду В. И. Вернадский, когда предсказывал еще в 1944 г. наступление новой эры в отношениях человека и окружающей его среды - ноосферы. В современной, все обостряющейся у нас на глазах экологической ситуации мы все чаще сталкиваемся с разладом производственной деятельности и жизнедеятельности экосистем биосферы. Проблемы оптимизации биосферы носят ярко выраженный междисциплинарный характер. Вспомним, что гиперболизм, преувеличение роли техники в решении экологических задач, ведет к несистемным подходам. В литературе можно встретить и такое мнение, что охрана окружающей среды в нынешних условиях научно-технического прогресса - проблема по преимуществу техническая, включающая в себя разработку и внедрение малоотходных технологий, замкнутых циклов производства, использование современных санитарно-гигиенических и других средств очистки воздушной среды от пыли и газов, защиту вод от различных загрязняющих стоков, рекуперацию, регенерацию и утилизацию отходов, являющихся подчас ценным материалом. Все эти технические меры, вне всякого сомнения, чрезвычайно значимы. Но экологическая проблема в целом не техническая, а комплексная. Системная дисциплина и здесь, очевидно, требует системного видения этих проблем и реальных экологических ситуаций с учетом человеческого фактора и путей развития цивилизаций. И в изучении, и в решении этих задач экологического характера возрастет роль инженерной экологии, развиваемой на базе системного подхода, т.е. науки, которая предназначена решать вопросы развития техносферы и ее высшей ступени - ноосферы - с позиции создания техники и производства, т.е. в органической взаимосвязи с факторами человека, безопасной жизнедеятельностью любых организмов и всей природы. На современном этапе развития цивилизации подход такого рода есть значительный шаг на пути защиты общества, биосферы, всех планетарных систем от разрушения и катастроф. 
Учение о ноосфере ознаменовало появление принципиально нового понимания развития глобальных процессов нашей планеты, новой ориентации наук. Оно означало переход к исследованию развития окружающей среды и общества в неразрывной связи, глубокому изучению процессов взаимодействия техносферы, биосферы и человеческого общества. И в этом великом объединении развитие планеты должно стать гармоничным и направленным - направляемым силой разума!

 
1.3.Космосфера 
Перспектива величайших событий, связанных с распространением земной биосферы в космосе, будоражит воображение, но не может быть нами прогнозируема. Продлить жизнь живой природы и снять пространственные ограничения, перенося биосферу в космические пространства, человек может только в тесном союзе с природой, делая обдуманный, научно обоснованный выбор совокупности обстоятельств. В действительности Жизнь на Земле своим происхождением обязана не только самой планете, но и всему комплексу обстоятельств, сложившихся в данном регионе Галактики, связанных с пространством и временем. Человечество должно использовать все доступные средства для выполнения миссии сохранения живой природы планеты и осуществить проникновение в космосферу. 
Для того чтобы способствовать распространению биосферы Земли в космосе и достичь обоснования ее на других планетах, мировое сообщество прилагает усилия, направленные на создание новых моделей биосферы того мира, в котором мы живем сегодня. Такие модели откроют возможности изучения эволюции живой природы в новых экологических условиях и позволят сделать шаги к созданию космических биосфер будущего.  Одной из этих попыток является разработка экспериментальной биосферы - "Биосфера 2", призванной решить проблему создания улучшенного местообитания человека на Земле и в Космосе. Для получения возможности обоснования жизни в других районах Вселенной необходимы сложные саморазвивающиеся биосферы. С использованием математического моделирования и современной научной базы изучения состояния природной среды, а также всего генетического богатства биосферы Земли в 1984 г. сделана попытка создания экспериментального комплекса "Биосфера 2" в штате Аризона (США) на площади 2,5 акра (1 га) - экологической системы с замкнутым циклом и регенерацией отходов. В комплексе размещены различные биомы: влажный тропический лес, саванна, океан, болота, пустыни, сельскохозяйственные угодья и города. Подобные биосферы, по мнению авторов проекта (фирма "Спейс биосферес венчес" США), могут представлять долговременные саморегулирующиеся комплексы, в которых поддерживаются условия для жизнедеятельности организмов. Эти системы открывают путь к созданию постоянно обитаемых космических поселений, которые могут быть расположены в космическом пространстве в условиях невесомости или на поверхности других планет. 
Целью создания "Биосферы 2" стало стремление смоделировать реальные возможности биосферы для спасения Земли в случае возникновения экстремальных условий (а такие условия в связи с загрязнением планеты уже формируются), обеспечить подходящие для жизни новые условия. Сначала такие места могут быть определены в Солнечной системе, далее - в нашей Галактике, позже - во всей Вселенной.

16. Дайте характеристику основных экологических последствий глобального загрязнения атмосферы

К важнейшим экологическим  последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:

1) возможное потепление  климата («парниковый эффект»);

2) нарушение озонового  слоя;

3) выпадение кислотных  дождей.

Парниковый  эффект

В настоящее время, наблюдаемое  изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой  температуры, начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплениями в атмосфере  так называемых «парниковых газов» -- диоксида углерода (СО₂), метана (СН₄), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О₃), оксидов азота и др. Парниковые газы, и в первую очередь СО₂, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой -- почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В связи со сжиганием  человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд. т. условного топлива) -- концентрация СО₂в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1--1,5% в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0,3% ежегодно). Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «парниковый эффект» является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4 градуса выше, чем в 1950--1980 гг. Расчеты некоторых ученых показывают, что в 2005 г. она будет на 1,3 °С больше, чем в 1950--1980 гг. В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2--4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь, это связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0,5--2,0 м к концу XXI в., ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям.Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия. Повышение концентрации СО₂ в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосинтеза, а также возрастание увлажнения климата могут, по их мнению, привести к увеличению продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.). По вопросу о степени влияния парниковых газов на глобальное потепление климата также нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата (1992) отмечается, что наблюдающееся в последнее столетие потепление климата на 0,3--0,6 °С могло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов. На международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сократить к 2010 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. 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.

Нарушение озонового  слоя

Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20--25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4--6% в зимнее время и на 3 % -- в летнее. В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д. Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д. Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона. По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США-- 30,85%, Япония -- 12,42%, Великобритания -- 8,62% и Россия -- 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн. км², Япония -- 3 млн. км², что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродово) с низким потенциалом разрушения озонового слоя. Согласно протоколу Монреальской конференции (1990 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглерода к 1998 г. на 50%. Согласно ст. 56 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды, в соответствии с международными соглашениями, все организации и предприятия обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ.

Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли.

Кислотные дожди

Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, - кислотные дожди. Образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди с кислотностью рН=3,5. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе -- рН=2,3. Суммарные мировые антропогенные выбросы двух главных загрязнителей воздуха -- виновников подкисления атмосферной влаги -- SO₂ и NO составляют ежегодно -- более 255 млн. т. По данным Росгидромета, ежегодно на территории России выпадает не менее 4.22 млн.т серы, 4.0 млн.т. азота (нитратного и аммонийного) в виде кислотных соединений, содержащихся в атмосферных осадках. Как видно из рисунка 10, наибольшие нагрузки серы наблюдаются в густонаселенных и индустриальных регионах страны. Высокие уровни выпадений серы (550-750 кг/кв. км в год) и суммы соединений азота (370-720 кг/кв. км в год) в виде больших по площади ареалов (несколько тыс. кв. км) наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны. Исключением из этого правила является ситуация вокруг г. Норильска, след загрязнений от которого превышает по площади и мощности выпадения в зоне осаждения загрязнений в районе Москвы, на Урале.

На территории большинства субъектов  Федерации выпадение серы и нитратного азота от собственных источников не превышает 25% от их суммарных выпадений. Вклад собственных источников по сере превышает этот порог в Мурманской (70%), Свердловской (64%), Челябинской (50%), Тульской и Рязанской (по 40%) областях и в Красноярском крае (43%). В целом, на Европейской территории страны лишь 34% выпадений серы имеет российское происхождение. Из оставшейся части 39% поступает от европейских стран, а 27% из прочих источников. При этом наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды вносят Украина (367 тыс. тонн), Польша (86 тыс. т), Германия, Белоруссия и Эстония. Особенно опасной ситуация представляется в зоне гумидного климата (от Рязанской области и севернее в Европейской части и всюду на Урале), так как эти регионы отличаются естественной повышенной кислотностью природных вод, которая благодаря этим выбросам еще более возрастает. В свою очередь, это ведет к падению продуктивности водоемов и росту заболеваемости зубов и кишечного тракта у людей. На огромной территории природная среда закисляется, что весьма негативно отражается на состоянии всех экосистем. Выяснилось, что природные экосистемы подвергаются разрушению даже при меньшем уровне загрязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека. «Озера и реки, лишенные рыбы, гибнущие леса -- вот печальные последствия индустриализации планеты». Опасность представляют, как правило, не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные вещества, но и токсичные тяжелые и легкие металлы -- свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или образующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям. Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более выраженной их деградации как природных экосистем.

Ярким примером негативного воздействия  кислотных осадков на природные  экосистемы является закисление озер. В нашей стране площадь значительного закисления от выпадения кислотных осадков достигает несколько десятков миллионов гектаров. Отмечены и частные случаи закисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно на побережье Таймыра и Якутии.

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих  пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации  и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Только во второй половине XX века благодаря развитию экологии и распространению экологических знаний среди населения стало очевидным, что человечество является непременной частью биосферы, что покорение природы, бесконтрольное использование ее ресурсов и загрязнение окружающей среды - тупик в развитии цивилизации и в эволюции самого человека. Поэтому важнейшее условие развития человечества - бережное отношение к природе, всесторонняя забота о рациональном использовании и восстановлении ее ресурсов, сохранении благоприятной окружающей среды.

26. Что понимается под рекультивацией нарушенных территорий?

Рекультивация — комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земельных участков в безопасное состояние. Нарушение территории происходит в основном при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также в процессе строительства. Нарушенные земли теряют первоначальную ценность и отрицательно влияют на окружающую природную среду. 

Объектами рекультивации  являются:

-карьерные выемки, мульды оседания, провальные воронки, терриконы, отвалы и другие карьерно-отвальные комплексы; земли, нарушенные при строительных работах; территории полигонов твердых отходов; земли, нарушенные в результате загрязнения их жидки-ми и газообразными отходами (нефтезагрязненные земли, газогенные пустыни и др.). Культивация (восстановление) осуществляется последовательно, по этапам.

Различают: техническую, биологическую, строительную рекультивацию. Работы по рекультивации обычно имеют два основных этапа — технический и биологический. На техническом этапе проводится корректировка ландшафта (засыпка рвов, траншей, ям, впадин, провалов грунта, разравнивание и террасирование промышленных терриконов), создаются гидротехнические и мелиоративные сооружения, осуществляется захоронение токсичных отходов, производится нанесение плодородного слоя почвы. В результате осуществляются образование территории. На биологическом этапе проводятся агротехнические работы, целью которых является улучшение свойств почвы

Среди растений, используемых для повышения качества земель, в первую очередь можно  назвать травянистых представителей семейства Бобовые, которые способны фиксировать атмосферный азот. К примеру, в Австралии для рекультивации территорий угольных шахт используется Клитория тройчатая (Clitoria ternatea). Ещё одно растение, активно применяемое при рекультивации земель, — Тополь чёрный.

36. Понятие энергетических загрязнений. Принципиальные меры защиты среды от воздействий энергетических загрязнений

Атмосфера всегда содержит определённое количество примесей, поступающих  от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли); туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Естественные источники загрязнений бывают либо распределёнными, например, выпадение космической пыли, либо кратковременными (стихийными), например лесные и степные пожары, извержения вулканов и т.п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.  Более устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Если в начале 20 века в промышленности применялось 19 химических элементов, то в середине века промышленное производство стало использовать около 50 элементов, а в 70-х годах – практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы, в частности, аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе, радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами. 

Загрязнение атмосферы  при испытании и эксплуатации энергетических установок 

Наибольшие загрязнения  атмосферного воздуха поступают от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, уголь, природный газ и др.). Количество загрязнений определяется составом, объёмом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания. Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и тепловые электрические станции (ТЭС). Доля загрязнений атмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных двигателей (РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и крупных промышленных центрах ограниченно. В местах активного использования ГТДУ и РД (аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки) загрязнения, поступающие в атмосферу от этих источников, сопоставимы с загрязнениями от ДВС и ТЭС, обслуживающих эти объекты. 

Энергетические объекты (топливно-энергетический комплекс вообще и объекты энергетики в частности) по степени влияния на окружающую среду принадлежат к числу  наиболее интенсивно воздействующих на биосферу.  
Увеличение напоров и объемов водохранилищ гидроузлов, продолжение использования традиционных видов топлива (уголь, нефть, газ), строительство АЭС и других предприятий ядерного топливного цикла (ЯТЦ) выдвигают ряд принципиально важных задач глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли. Если в предыдущие периоды выбор способов получения электрической и тепловой энергии, путем комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта и др. проводились в первую очередь на основе минимизации экономических затрат, то в настоящее время на первый план все более выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики. В качестве топлива на тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и реже древесину и торф. Основными компонентами горючих материалов являются углерод, водород и кислород, в меньших количествах содержится сера и азот, присутствуют также следы металлов и их соединений (чаще всего оксиды и сульфиды).  
В тепло энергетике источником массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия и установки паросилового хозяйства, т.е. любые предприятия, работа которых связана со сжиганием топлива. В состав отходящих дымовых газов входят диоксид углерода, диоксид и триоксид серы и ряд других компонентов, поступление которых в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов.

Отрицательные последствия  воздействия энергетики на окружающую среду следует ограничивать некоторым  минимальным уровнем, например, социально-приемлемым допустимым уровнем. Должны работать экономические механизмы, реализующие компромисс между качеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения. Социально-приемлемый риск зависит от многих факторов, в частности, от особенностей объекта энергетики. 

Влияние водохранилищ и гидроэлектростанций на природную среду.

Обострение экологической  ситуации, как в мире, так и  в нашей стране, к началу 90-х  годов послужило поводом для  возобновления дискуссий по проблемам  экологии в гидроэнергетике, отличающейся большой агрессивностью. В нашей стране принципы приоритета охраны окружающей среды были признаны на Всесоюзном научно-техническом совещании «Будущее гидроэнергетики. Основные направления создания гидроэлектростанций нового поколения» 1991 г. Наиболее резко прозвучали вопросы создания высоконапорных ГЭС с крупными водохранилищами, затопления земель, качества воды. Сохранения флоры и фауны.  
Из-за большой площади зеркал водохранилищ наиболее крупных ГЭС России (Саяно-Шушенская, Красноярская, Усть-Илимская) ущерб, наносимый природе значителен. Наиболее значимым фактором воздействия крупных гидроэлектростанций на экосистему водосброса является создание водохранилищ и затопление земель. Это вызывает изменение видового состава, численности биомассы растений, животных, формирование новых биоценозов. 

Эффективным способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в каскаде с  уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала водохранилищ. Несмотря на снижение энергетических показателей и уменьшение регулирующих возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы, обеспечивающие минимальные затопления земель, лежат в основе всех современных разработок.  
Еще одна экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества водной среды. Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессами производства электроэнергии на ГЭС (объемы загрязнений, поступающие со сточными водами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязнений хозяйственного комплекса), а низкое качество санитарно-технических работ при создании водохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты.  
В первые годы после заполнения водохранилища в нем появляется много разложившейся растительности, а "новый" грунт может резко снизить уровень кислорода в воде. Гниение органических веществ может привести к выделению огромного количества парниковых газов - метана и двуокиси углерода. Водохранилища часто "созревают" десятилетиями или дольше, а в тропиках этот процесс длится столетиями - пока разложится большая часть всей органики. 

Очистка затопляемой  зоны от растительности смягчила бы проблему, но поскольку она трудна и дорога, очистку проводят лишь частично.  
Самый известный пример масштабного затопления леса - плотина Брокопондо в Суринаме (Ю. Америка), затопившая 1500 кв. км тропического леса - 1% территории страны. Разложение органического вещества в этом мелководном бассейне лишило его воду кислорода и вызвало мощное выделение сероводорода, зловонного газа, способствующего коррозии. Работники дамбы еще 2 года спустя после заполнения водохранилища в 1964 году носили маски. А стоимость нанесенного ущерба составила более 7 процентов общей стоимости проекта.  
В то же время опыт эксплуатации водохранилищ показал, что вследствие увеличения времени пребывания воды в водоеме общий эффект самоочищения в них в большинстве случаев выше, чем в реках. Водохранилища существенно сглаживают амплитуду колебания показателей качества воды. Резко снижают их пиковые значения.  
Если вопрос о положительном или отрицательном влиянии водохранилищ на качество воды до сих пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков, бесспорно. Большие объемы воды и высокий эффект самоочищения в водохранилищах побуждают к строительству предприятий без должной очистки стоков, что превращает водохранилища в огромные отстойники сточных вод.  
Кроме загрязнения объективным показателем качества является состояние обитающих в воде живых организмов. Наиболее тесно связаны с водными массами планктонные организмы. При транзите через зарегулированный поток с каскадами водохранилищ, планктонные сообщества претерпевают сложные изменения, обусловленные поочередным попаданием планктонных организмов то в озерные условия (верхний бьеф), то в речные (нижний бьеф). В условиях верхнего бьефа формируется планктобиоценоз озерного типа, а в условиях нижнего – речного. Эти плактоценозы отличаются объемами продуцируемого органического вещества, плотностью и биомассой организмов, видовым составом и другими показателями. Как правило, организмы сообществ озерного типа не приспособлены к жизни в реке. В речных условиях течение даже средней силы оказывает губительное влияние на озерные виды организмов. На структуру и динамику планктона влияют и сами гидротехнические сооружения, т.к. при преодолении гидроагрегатов планктон подвергается разрушению.  И все же, рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить жизнесберегающую функцию ГЭС. Так выработка каждого млрд. кВтч электроэнергии на ГЭС вместо ТЭС приводит к уменьшению смертности населения на 100-226 чел/год.